KDF金屬濾料去除水中苯酚的試驗研究
來源： 閱讀：6790 更新時間：2010-10-14 10:58由美國Don Heskett于1984年發(fā)明的KDF銅鋅合金濾料專利技術(shù)是一項近年來才獲得應(yīng)用的新型水處理方法,與傳統(tǒng)化學(xué)方法比較,具有工藝簡單?維護方便?不污染環(huán)境的長處?KDF能夠循環(huán)利用,集多種功能于一身,可去除水中多種污染物質(zhì)?
1. 試驗裝置與方法
目前KDF介質(zhì)主要有兩種產(chǎn)品:KDF55和KDF85?KDF55是50%銅和50%鋅的合金,顏色金黃,呈顆粒狀,大小為0.145~2.00mm,表觀密度為2.4~2.9g/cm3,對去除氯及可溶性重金屬最有效?KDF85是85%銅和15%鋅的合金,顏色為紅褐色,呈顆粒狀,大小為0.149~2.00mm,表觀密度為2.2~2.7g/cm3,對去除鐵和硫化氫等最有效?試驗采用KDF55金屬濾料?
試驗裝置如圖1所示?
采用直徑為 70mm?高為800mm的有機玻璃管填裝KDF55,填床高度為400mm;另采用一個直徑為100mm?高為1000mm的有機玻璃柱填裝活性炭,填床高度為400mm?
在不同濾速?不同濃度和不同pH值條件下,分別在進?出口處取水樣進行分析試驗,測定氧化還原電位?pH值以及苯酚濃度?其中酚類化合物濃度的測定采用 4-氨基安替比林光度法?
2. 結(jié)果與討論
2.1 KDF對苯酚的去除效果
采用自來水加苯酚配水,使用單獨KDF過濾,試驗結(jié)果如表1所示?
從表1數(shù)據(jù)可以看到,在其他條件相同的情況下,進水濃度越低去除率越高,如KDF可將進水濃度為 0.241mg/L的苯酚去除99.2%以上?另外, 對于不同濃度的苯酚,KDF的凈去除量相差不大?假設(shè)苯酚的去除是通過被水中溶解氧等物質(zhì)所氧化,則由于氧化反應(yīng)的進行受到氧化劑量的限制,苯酚的去除量不可能通過其他操作條件的改變而提高,只能向水中添加氧化劑,如曝氣?
2.2 KDF與活性炭對苯酚的聯(lián)合作用
KDF與GAC聯(lián)合使用去除苯酚的相關(guān)試驗結(jié)果如表2?
活性炭對苯酚的吸附存在一個最低濃度(對含苯酚濃度<0.2mg/L的水去除效果不明顯),但KDF可有效去除水中低濃度的苯酚,對苯酚濃度<0.25mg/L的微污染原水,其去除率可達99%以上?因此,活性炭與KDF聯(lián)合使用,既可克服活性炭的不足,又可充分利用KDF的作用?從表2可見,在原水pH值為7.5左右時,GAC與KDF串聯(lián)使用,可將含苯酚濃度2~8mg/L的原水處理達到飲用水標(biāo)準(zhǔn)?
2.3 KDF反應(yīng)器參數(shù)對處理效果的影響
改變pH值和濾速對處理效果的影響見表3?4?
2.4 KDF去除苯酚的機理
根據(jù)對試驗數(shù)據(jù)及苯酚的化學(xué)性質(zhì)分析,KDF對苯酚進的去除機理為電化學(xué)的催化氧化反應(yīng),即KDF通過催化水中溶解氧等氧化劑對苯酚進行氧化,將苯酚轉(zhuǎn)化成其他物質(zhì)而將其去除?由于苯酚的芳香環(huán)上帶有羥基,羥基是很強的鄰?對位的定位基,可以使苯環(huán)活化,很容易發(fā)生各種化學(xué)反應(yīng)?由于苯酚在水溶液中會受到水中溶解氧等分子的進攻,在堿性或中性條件下會被氧化成對苯醌或鄰苯醌;如果水中酚的濃度較低,溶解氧的濃度相對較高,那么醌會進一步被氧化成RCOOH;如果還存在更強的氧化劑的話,RCOOH會進一步反應(yīng)分解為CO2和H2O(通常情況下實現(xiàn)這一步的可能性很小)?
當(dāng)進水pH值較低,水溶液呈酸性時,由于水解平衡,不利于苯酚氧化的進一步進行:
原水pH值越高,對去除苯酚的氧化反應(yīng)越有利,但也不能過高,因為此時水中溶解氧的還原反應(yīng)會受到一定的影響:O2+2H2O+4e-→4OH-,由于水解平衡的關(guān)系,若pH值太高的話,OH-會阻礙上式反應(yīng)的進行?所以,pH值在中性偏堿的條件下,反應(yīng)性能最好?
3. 結(jié)論
KDF可以有效去除水中低濃度的苯酚,對苯酚濃度<0.25mg/L的微污染原水,其去除率可達 99%以上?由于活性炭對苯酚的吸附存在一個最低濃度(根據(jù)試驗,活性炭對于含苯酚濃度<0.2mg/L水的去除效果不明顯)?因此,KDF與活性炭聯(lián)合使用,既可以克服活性炭方法的不足,又可以充分利用KDF的去除作用,使含苯酚濃度為8mg/L以下的原水經(jīng)處理達到飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)?
