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竹炭对微污染水中有机污染物的吸附

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0引言饮用水的卫生和安全直接关系到使用者的身体健康，由于水源水的污染和常规处理工艺去除能力有限等因素，造成目前饮用水可检出的有机污染物多达1200余种[1]，因此水源水必需进行深度处理。

活性炭吸附处理是目前国内外公认的在净化微污染水方面较为成熟和有效的措施之一，但成本高、再生困难，寻找高效廉价的吸附剂已成为广大水处理工作者研究的重点。

竹炭是竹材热解的产物，具有特殊的孔隙结构，且有一定的比表面积，因来源广、成本低廉、吸附性能良好，越来越多的研究者开始将竹炭引入到水处理工艺过程中来，并取得了一定的成果，如目前国内已经有一些关于竹炭对水中Pb 2+，F -，余Cl -等的吸附性能的报道[2-4]，也有学者研究了竹炭对苯酚以及2，4-二氯酚的吸附性能[5-7]，但对于竹炭对饮用水中有机物综合指标的吸附效果研究却尚未见报道。

现以COD Mn ,UV 254,UV 410为指标用竹炭对水样中有机物的吸附特性进行评价，研究竹炭对这些有机物的最佳吸附条件，以便为竹炭在深度处理工艺中的应用提供基础数据。

1实验材料及方法1.1实验材料竹炭：浙江溧阳锦竹炭业公司生产，机械烧制，炭化温度700℃。

实验水样：以南京林业大学紫湖溪河道水和质量浓度为1g/L 的腐殖酸标标液配制。

配制比例,V （腐殖酸标液）∶V （水）＝1∶1。

主要试剂：高锰酸钾（优级纯）、草酸钠（分析纯）、腐殖酸（优级纯）、硫酸（优级纯）。

竹炭对微污染水中有机污染物的吸附孙新元，吴光前，张齐生（南京林业大学工业学院，江苏南京210037）摘要：测定了竹炭对微污染水源水中COD Mn ,UV 254,UV 410的去除效果，研究了竹炭粒径、竹炭用量、吸附时间、溶液pH 值对竹炭吸附特性的影响，并由正交试验确定出竹炭去除水中COD Mn ,UV 254,UV 410的最佳吸附条件。

研究表明，粒径越小，竹炭的吸附效果越好；竹炭用量为100mg 、吸附时间为1h 时，竹炭对各指标去除率最高；弱酸条件对竹炭对各指标的吸附最有利，当pH 值=4时竹炭对各指标的去除率最大；正交试验确定出动态吸附最佳操作条件为：竹炭粒径为100~200目，质量为100mg ，振荡吸附1h ，原水pH 值为4。

关键词：竹炭；微污染水；有机污染物；吸附中图分类号:X5文献标识码:A 文章编号:1674-4829（2010）01-0015-04收稿日期：2009-12-01基金项目：江苏省高校科研成果产业化推进项目（jh08-38）;江苏省研究生创新项目.作者简介：孙新元（1985-），女，山东泰安人，硕士研究生，主要研究方向为水处理.Adsorption of Organic Pollutions in Micro-polluted Water by Bamboo CharcoalSUN Xin-yuan,WU Guang-qian,ZHANG Qi-shengAbstract ：The elimination of charcoal to COD Mn 、UV 254、UV 410in running water was determined in this study.The effect of charcoal diameter,dosage,adsorption time and pH of the water solution on charcoal adsorption character was studied.The best adsorption condition of charcoal to COD Mn 、UV 254、UV 410was indicated by the orthogonal experiment.Recording to the study,the remove rate of bamboo charcoal to each index became higher along with the particle size and was the highest when the bamboo charcoal dosage was 100mg and the adsorption time was 1h.Weak acid condition was favorable to the bamboo charcoal adsorptive capacity and pH value 4.0was the best condition.The best condition of dynamic adsorption was identified in the study as follows:charcoal particle size was 100～200mesh,the quality was 100mg,vibration absorption was 1h,and raw water pH is 4.Key words ：Bamboo charcoal;Micro-polluted water;Organic pollutions;Adsorption第23卷第1期2010年2月环境科技Environmental Science and TechnologyVol．23No ．1Feb ．2010环境科技2010年2月8070605040302010001002003004005006007008009001000竹炭用量/mg◆■▲UV 254UV 410COD Mn图1竹炭粒径对吸附效果的影响8070605040302010020604010080140120180160220200240粒径／目◆■▲UV 254UV 410COD Mn去除率／％主要仪器：恒温振荡器、紫外分光光度计、电子分析天平、pH 计。

1.2试验方法1.2.1竹炭预处理先将竹炭破碎、过筛分级以满足试验要求，再用去离子水反复清洗以除去粉尘及表面残留物，用去离子水浸泡24h 后过滤，105～110℃下烘24h ，保存备用。

1.2.2竹炭的基本性能参数测定实验所选用竹炭为700℃下炭化的竹炭，在使用前先对其基本性能参数进行了测定，测定指标及结果为：碘值132.04mg/g 、亚甲基蓝吸附值13.06mg/L 、含水质量分数为3.75%、灰分质量分数为11.62%、表面官能团质量分数分别为碱度基团2.0285mmol/g 、酸度基0.01996mmol/g 、羧基0.2278mmol/g 、内脂基0.01102mmol/g 、酚羟基0.00894mmol/g 。

1.2.3竹炭吸附试验方法准确称取一定质量，一定粒径的预处理过的竹炭于250mL 具塞三角烧瓶中，加入100mL 试验用水样，在一定pH 值环境下，以100r/min 的速度恒温振荡一段时间，过滤后测定COD Mn ，UV 254，UV 410，计算比吸附量Q （mg/g ）及去除率。

单因素试验评价竹炭吸附特性，再通过正交试验确定竹炭吸附试验的最佳条件。

正交试验采用4因素3水平的L 9(34)格式进行。

1.2.4检测方法COD Mn ：依据《水和废水监测分析方法》（第4版）中的酸性高锰酸钾法[9]；UV 254，UV 410：紫外分光光度法，水样用0.45μm 的滤膜过滤，分别于254nm 和410nm 波长下测定水样的吸光度。

2实验结果与讨论2.1竹炭粒径的影响称取粒径范围分别为10～40目、40～80目、80～100目、100～200目、﹤200目的竹炭100mg ，加入100mL 水样，振荡1h ，调溶液pH 值至7，测定各指标去除率。

结果如图1所示。

由图1可以得出，随着粒径目数的增加，即粒径的减小竹炭对3种有机物指标的去除率逐渐增大，在实验范围内，粒径小于200目如220目时去除率均达到最大值，对COD Mn ，UV 254，UV 410的去除率分别为：49.9%，56.7%，69.7%。

这是因为相同质量的炭粒径越小，比表面积越大，吸附能力越强。

另外，由图1还可以看出，相同条件下竹炭对COD Mn ，UV 254，UV 410的吸附程度不一样，基本呈现去除效果依次增强的趋势。

这主要是因为3种参数所反映的有机物不同：COD Mn 是以高锰酸钾氧化能力为基准的，而高锰酸钾氧化能力有限并不能将水中的有机物完全氧化，对于大分子和结构复杂的有机物的氧化能力有限，主要代表了水中较易氧化分解的较小分子量的有机物；UV 254是一种以光学原理为基础的参数，芳香族化合物或具有共轭双键的化合物在波长254nm 处有吸收峰，可作为TOC ，T-THMFP 的待用参数，而主要反映水中具有较大共轭体系的有机化合物，如天然水体中的大分子腐殖酸等[10]。

2.2竹炭用量的影响分别称取粒径﹤200目的竹炭0，20，50，80，100，200，500，800，1000mg ，加入100mL 水样，振荡1h ，调溶液pH 值至7，测定各指标去除率。

结果如图2所示。

由图2可见竹炭用量为100mg 时对3种有机物指标的去除率达到最大，对COD Mn ，UV 254，UV 410的去除率分别为：48.0%，66.7%，69.7%，超过100mg 后逐渐达到吸附平衡。

其中对UV 254的去除率当竹炭量由100mg 增大至1000mg 的过程中又出现了略有上升的趋势。

2.3吸附时间的影响分别称取粒径﹤200目的竹炭100mg ，加入100mL 水样，振荡20min ，0.5h ，1h ，1.5h ，2h ，4h ，6h ，调溶液pH 值至7，测定各指标去除率。

结果如图3所示。

图2竹炭用量对吸附效果的影响去除率/%16第23卷第1期36252015105012345678◆■▲UV 254UV 410COD Mn去除率/%t /h孙新元等竹炭对微污染水中有机污染物的吸附0030.0250.020.0150.010.005204060801001200C /C Ot /h◆UV 254■UV 410▲COD Mn图62h 内不同振荡时间的吸附速率0.040.0350.030.0250.020.0150.010.0050102030405060708090100110120t /minC /C O◆UV 254■UV 410▲COD Mn图5120h 内不同振荡时间的吸附速率3530252015105024681012pH 值去除率/%图4水样pH 对竹炭吸附效果的影响吸附时间为1h 时竹炭对各指标的去除率达到最大，随着时间的增大稍有降低，但当2h 后均基本达到平衡，这是因为开始时的竹炭对吸附质的快速吸附是一种表面作用[2]，吸附速率较大，但随着吸附质向竹炭孔隙内部迁移、扩散，吸附速率逐渐降低，竹炭对有机物的去除率随时间延长而逐渐降低，表明竹炭吸附趋于饱和[11]，并最终达到吸附平衡。

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污水处理技术中竹炭的应用探讨

污水处理技术中竹炭的应用探讨

污水处理技术中竹炭的应用探讨摘要：我国的水体污染问题较严重，江河湖泊等的污染率已经达到了80.1%，污水处理问题是我国要解决的重要问题。

本文主要介绍竹炭在污水处理中对水体中的有机物、重金属离子等的吸附作用，说明了竹炭在污水处理中的重要作用，指出在污水处理中竹炭的应用问题。

关键词：污水处理；竹炭；吸附；应用引言我国地域广阔，总体水资源充足，但大部分水体被严重污染，据统计，江河湖库底质的污染率高达80.1%，污水处理问题是我国要解决的重要问题。

吸附法是解决污水问题的重要方法，此种方法具有经济、简便、效率高等优点。

竹炭是吸附法应用的重要材料，具有广泛的应用。

1 竹炭在污水处理应用中的优势（1）竹类植物具有很强的生长能力，我国竹炭资源丰富，成本较低，同时机械强度较高；（2）可以代替木质的活性炭，减少木材浪费，保护环境；同时有利于发展竹类等农业经济，促进经济发展；（3）竹炭的材质较硬，具有多孔的结构，比表面积较大，具有很好的吸附性能，完全可以在污水处理中应用。

1.1竹炭在吸附水中有机物方面的应用水中重要的有害的有机污染物包括：苯胺化合物、酚类化合物、有机的卤化物、硝基苯化物等，这些类污染物分部面积广阔，数量巨大，会造成人体健康的重大危害，并且对生态环境造成重大破坏。

竹炭在对水体中有机物的吸附方面具有很强的能力。

1.2 对苯胺化合物的吸附作用在酸性HAc-NaAc水体中，竹炭对苯胺化合物具有特别强的吸附能力，能很好的去掉水中的苯胺化合物，特别是在PH=5.9的环境下具有最强的吸附性能；在整个的吸附过程中，会释放出一定的热量；同时，对完成吸附过程的竹炭在一定浓度的硫酸中进行微波加热处理，可以帮助竹炭完成吸附能力的修复，可以恢复到原吸附能力的97%。

1.3 对酚类化合物的吸附作用（1）竹炭比面积较大，具有很好的吸附性能的主要原因在于竹炭的细胞壁微孔，可以通过掺氮氧化钛溶胶对竹炭进行改性，在竹炭的表面布满氧化钛颗粒，可以明显的提升竹炭的光催化性能；（2）研究表明，在30℃的情况下，竹炭对苯酚的吸收速度随着溶液中苯酚浓度的增多和竹炭颗粒直径的减小而提升；同时，活性竹炭在吸收苯酚溶液的过程中，最主要的速度控制方式为颗粒内扩散；（3）在吸附性和抗菌作用方面，载银活性炭具有很好的性能而得到广泛的应用。

竹炭对废水及土壤中镉、氟的吸附及形态影响研究

竹炭对废水及土壤中镉、氟的吸附及形态影响研究

竹炭对废水及土壤中镉、氟的吸附及形态影响研究竹炭对废水及土壤中镉、氟的吸附及形态影响研究摘要：废水和土壤中的重金属镉以及有害物质氟被认为是严重污染物质，对环境和人类健康造成潜在威胁。

本文通过实验研究竹炭对废水和土壤中镉、氟的吸附效果，并分析竹炭吸附对镉和氟的形态变化。

结果表明，竹炭对废水中的镉具有很好的吸附性能，吸附率能达到90%以上。

而对于土壤中氟的吸附效果则较差，吸附率仅为50%左右。

此外，竹炭对吸附镉和氟的形态变化也产生一定影响，使其以非生物形式固定，降低了其在环境中的迁移和转化能力。

引言：随着工业化进程的加快，环境污染问题日益突出。

废水和土壤中的重金属镉以及有害物质氟的污染越来越引起人们的关注。

镉是一种高度有毒的金属元素，对生物体具有很强的蓄积和富集性，长期接触镉会导致严重的健康问题，如肝肾损害、癌症等。

氟是一种常见的无机污染物，过量摄入氟会引起齿骨病变和成年人骨质疏松等健康问题。

因此，寻找一种有效的方法去除废水和土壤中的镉和氟成为亟需解决的问题。

材料与方法：在实验中，我们选择了竹炭作为吸附剂。

竹炭是一种枯燥无水的吸附剂，具有孔隙结构发达、比表面积大等优点，被广泛应用于水处理领域。

首先，我们通过实验研究了竹炭对不同浓度的废水中镉的吸附率，并绘制了吸附率曲线。

然后，我们将竹炭与含有一定浓度氟的土壤进行接触实验，观察竹炭对土壤中氟的吸附情况。

最后，通过形态分析仪，分析竹炭对吸附的镉和氟的形态变化。

结果与讨论：实验结果显示，竹炭对废水中镉的吸附率随镉浓度的增加逐渐升高，当废水中镉浓度为10 mg/L时，吸附率达到了90%以上。

这说明竹炭在去除废水中镉污染方面具有较好的效果。

而对于土壤中的氟污染，竹炭的吸附能力不如预期，吸附率仅为50%左右。

这可能是因为竹炭的孔隙结构和化学成分无法有效吸附氟离子导致的。

通过形态分析仪的结果，我们发现竹炭对吸附镉和氟的形态变化具有一定影响。

竹炭吸附后的镉以难溶形式存在，即难以溶解到环境中，减少了其迁移和转化的能力。

竹炭吸附性能的应用

竹炭吸附性能的应用


度低，主要为远红外辐射，加热快且能耗低，因此具有保健功能。人体皮
肤表面的红外辐射峰值波长为 9.00～10.00μm。根据匹配吸收理论, 人
体皮肤对 9.00～10.00μm 的红外辐射具有良好吸收效应。竹炭的红外
峰值辐射与维恩位移定律相符, 在室温条件下峰值辐射波长为 9.50μm
左右, 处于人体极为有利的远红外线波长范围。这对于竹炭在保暖、保
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研究了吸附量与温度及时间的关系，并探讨了竹炭对甲醛的吸附和脱
附机理。结论如下：不同目数甲醛吸附值的影响不太明显；当温度升高
时，到达吸附最大值的时间减小；250 目的竹炭对甲醛吸附的最佳条件
为：温度 55℃，时间 3 h。此条件下竹炭对甲醛的吸附量最大，达 68.5mg/g。
竹炭对甲醛的吸附主要为物理吸附，因此较容易脱附。脱附时甲醛余量
1.竹炭及其烧制方法 1.1 竹炭生产工艺 竹炭是竹材热解得到的主要产品, 烧制竹炭的竹材一般用老龄竹 (5 年以上)和竹材加工剩余物。由于经验的积累和外销渠道的畅通，竹 炭的质量和产量逐年上升。仅浙江省不完全统计，1999 年竹炭产量约 4000t，2000 年达 5000t，预计 2001 年将突破万吨，出口创汇愈亿元。 竹材的炭化温度不同，炭化的产物及组分也有变化，精炼温度和炭 化时间是决定竹炭品质的工艺技术指标。所以，准确控制温度，根据不 同的用途采用不同的烧制工艺，提高炭化速度，缩短炭化时间以提高产 量和质量。 1.2 竹炭的烧制方法 目前，我国烧制竹炭的方法，有干馏热解法和土窑直接烧制法 2 种。 1.2.1 干馏热解法 其设备从目前看主要是外热式立式干馏釜，这种干馏釜在烧制竹 炭时，既可使用预干至含水率为 20~25 %的竹材，也可使用未经预干的 竹材，但精炼温度提不高，影响竹炭密度；干馏釜容积小，竹炭产量低。 1.2.2 土窑烧制法 它是采用燃料(木材)直接加热方式，土窑烧制法通常有烟熏预干 燥、干燥、预炭化、炭化、煅烧(精炼)、自然冷却等阶段。各个阶段有不同 的度，烟熏预干燥阶段为 60~100℃，干燥阶段为 100~150℃，预炭化阶 段为 150~270℃，炭化阶段为 270~450℃，煅烧阶段为 450℃至 1000℃ 左右。土窑造价便宜，精炼温度高，竹炭密度大，但质量稳定性差，得率 不高。 2.竹炭吸附性能 吸附性能是活性炭的首要性质。竹材作为一种多孔介质材料，热解 后形成的竹炭具有较高的孔隙度，其孔隙度包括大孔隙、中孔和微孔， 竹炭丰富的孔隙分布特征和高比表面积使其具有良好的吸附特性。研 究表明，竹炭的比表面积可达 360m2/g 是普通炭的 2- 5 倍，若进一步处 理可达 1000m2/g，相当于优质木炭。因此其吸附性能的研究已成为热点 问题。 3.竹炭吸附性能的应用 3.1 净化水质，环境保护方面 张启伟、王桂仙等研究了竹炭对饮用水中氟离子的吸附，研究表 明：以竹炭作为吸附剂除氟，材料易得、吸附时间短、除氟效果高、再生 容易、消耗少、对水质无影响，另外还可以提高水质，在经济落后的农村 地区具有较高的推广价值。同时，他们还考查了不同竹炭制品、pH 值、 吸附时间等对除水中重金属铅离子效果的影响。结果显示等温吸附服 从 Freundlich 吸附等温方程式，表明竹炭可作为理想的除铅吸附材料。 此外，徐亦刚等对关于竹炭对 2，4－二氯苯酚的吸附特性及影响因素进 行了研究，结论是竹炭对 2，4－二氯苯酚具有较强的吸附能力。 3.2 净化空气，住宅环境材料方面 近年来室内装修过多的应用有机物和合成有机溶剂的涂料，造成 了室内居住环境的污染，其中的甲醛含量的超标更是会对人体带来危 害，比如人们长期生活在甲醛超标的环境中会出现腹痛、呼吸道疾病、 肝损伤、肾功能衰竭、染色体病变等症状。竹材具有特殊的微孔结构，经 热解炭化成竹炭，多孔性的竹炭具有较强的吸附性能，可用于净化气体 等。杨磊、陈青松等人采用分光光度法测定竹炭对甲醛蒸气的吸附量，
竹炭对水中余氯吸附性能的研究

竹炭对水中余氯吸附性能的研究

20009年 第7卷 第5期 31报, 2002,30(4)：53-56.2 朱江涛，黄正宏，康飞宇，等.竹炭的性能及应用研究进展.材料导报,2006,20（4）:41~433 Yuan Ru-sheng, Zheng Jing-tang, Guan Rong-bo, et al. .Immobilization of TiO 2 on microporous activated carbon fibers and theirphotodegradation performance for phenol[J]. New Carbon Materials, 2005, 20(1): 45-50.4 赵江红,刘振宇.载体炭对CuO /AC (F )催化-吸附剂干法催化氧化苯酚的影响[J ].新型炭竹炭对水中余氯吸附性能的研究周建斌 邓丛静 程金波 张齐生*(南京林业大学化学工程学院 江苏 210037)摘 要: 通过对竹炭吸附水中余氯影响因素的考察，系统研究了竹炭对水中余氯的吸附性能。

结果表明：竹炭对水中余氯有较好的去除效果，用炭化温度400℃、粒径<0.112mm 的竹炭2.0g ，在20℃条件下振荡吸附2h ，处理浓度为25mg/L 余氯水溶液350mL 时，竹炭对余氯的去除率达95.50%。

根据Langmuir 和Freundlich 吸附等温模型对试验数据进行了拟合，结果表明，当余氯浓度在10~30mg/L 范围内时，竹炭对水中余氯的吸附符合Freundlich 等温线方程。

关键词: 竹炭；余氯；吸附Study on Adsorption Performance of Bamboo Charcoal for ResidualChloride in Aqueous SolutionZhou Jianbin, Deng Congjing, Cheng Jinbo, Zhang Qisheng(College of Chemical Engineering, Nanjing Forestry University Nanjing, China 210037)Abstract: The adsorption performance of bamboo charcoal for residual chloride in aqueous solution was studied by investigating impact factors in regard, and results indicated that bamboo charcoal had a fairly strong capacity of adsorbing residual chloride. Bamboo charcoal of 2.0 g, under temperature 400 ºC and with particle size <0.112 mm, treated residual chloride solution of 350 mL, whose concentration was 25 mg/L, and after 2 h at the temperature of 20 ºC, removing rate of bamboo charcoal to residual chloride was 95.50%. According to Langmuir and Freundlich adsorption isotherm model, the equilibrium adsorption data are fitted by the least square method. The result showed that the adsorption isotherm of residual chloride by bamboo charcoal follows the isothermal adsorption equation of Freundlich, when the concentration of residual chloride was from 10 mg/L to 30 mg/L.Key Words: bamboo charcoal, adsorption, residual chloride目前，中国大多数水处理厂普遍采用氯化消毒来达到杀死水中对人体有害的病原微生物的目的[1]。