活性炭指标对吸附去除2-MIB和土臭素效能的影响

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2021-0038

摘要/Abstract

摘要：

研究了粉末活性炭（PAC）主要性能指标对其吸附去除水中2-甲基异莰醇（2-MIB）和土臭素（GSM）效能的影响。结果表明，影响2-MIB和GSM吸附量的主要因素是活性炭特定孔径区间的比表面积，其中，2-MIB和GSM吸附量分别与1.0~1.2 nm、0.64~1.0 nm孔径区间的比表面积显著相关；活性炭碘值与2-MIB吸附量及1.0~1.2 nm孔径区间的比表面积均具有良好的一致性，可以作为衡量2-MIB吸附量的参考指标。本研究结果可为供水企业选购PAC用于应对水源季节性嗅味问题提供技术参考。

关键词: 粉末活性炭, 性能指标, 嗅味物质, 吸附效能

Abstract:

The effects of main performance indicators of powder activated carbon on the removal efficiency of 2-methylisoborneol(2-MIB) and geosmin(GSM) in water were studied. The results showed that, the main factor affecting the adsorption of 2-MIB and GSM was the specific surface area of powder activated carbon in the specific pore size range. The adsorptions of 2-MIB and GSM were significantly related to the specific surface area of the 1.0-1.2 nm and 0.64-1.0 nm pore size range respectively. The iodine adsorption value of powder activated carbon, which had significant correlations with the adsorption capacity of 2-MIB and the specific surface area in the pore size range of 1.0-1.2 nm, could be used as a reference index for the adsorption of 2-MIB. The results of this study can provide a technical reference for water supply companies to select PAC to deal with the seasonal taste and odor problems of water sources.

Key words: powder activated carbon, performance indicators, taste and odor compounds, adsorption efficiency

中图分类号:

TU991.2

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https://www.iwt.cn/CN/Y2021/V41/I10/91

图/表 7

图1 60 min时5种PAC对2种嗅味物质的吸附量（原水中2-MIB质量浓度为846 ng/L，GSM质量浓度为919 ng/L）

Fig.1 Adsorption capacity of 2-MIB and GSM by 5 kinds of PAC at 60 min(mass concentration of 2-MIB in raw water is 846 ng/L, mass concentration of GSM is 919 ng/L)

图2 PAC比表面积随孔径的累积曲线

Fig.2 Cumulative curve of specific surface area with pore size in PAC

表1 2种嗅味物质吸附量与PAC性能指标拟合结果

Table 1 Correlation fitting results between the adsorption capacity of 2 kinds of odorants and the performance indicator of PAC

		比表面积	不同孔径（nm）区间比表面积					碘值	亚甲蓝值	酚值	酸性基团	碱性基团
		比表面积	2~50	< 2	0.64~1.0	1.0~1.2	1.2~2.0	碘值	亚甲蓝值	酚值	酸性基团	碱性基团
60min2-MIB吸附量	P	0.836	-0.315	0.907	0.713	0.976	0.811	0.979	0.832	0.280	-0.14	-0.414
	Sig.	0.078	0.605	0.033	0.176	0.005	0.096	0.005	0.080	0.648	0.82	0.49
	R²	—	—	0.823	—	0.952	—	0.959	—	—	—	—
60minGSM吸附量	P	0.414	-0.839	0.765	0.963	0.652	0.205	0.586	0.184	0.570	-0.32	-0.033
	Sig.	0.488	0.076	0.132	0.008	0.233	0.741	0.299	0.768	0.316	0.60	0.96
	R²	—	—	—	0.927	—	—	—	—	—	—	—

图3 吸附量与特定孔径范围比表面积的线性拟合

Fig.3 Linear fitting between adsorption capacity of 2 kinds of odorants and specific surface area of specific pore size range

图4 吸附质的分子结构

Fig.4 Molecular structure of adsorbates

表2 PAC性能指标

Table 2 Performance indicators of PAC

活性炭	PAC-B	PAC-T	PAC-S	PAC-N-1	PAC-N-2
碘值/（mg·g^-1）	595	775	857	807	634
亚甲蓝值/（mg·g^-1）	106	136	178	164	138
酚值/（mg·g^-1）	167	163	158	146	114
碱性基团/（mmol·g^-1）	1.06	0.60	0.58	0.48	0.37
酸性基团/（mmol·g^-1）	0.20	0.27	0.66	0.15	0.73

图5 5种PAC的FTIR吸收光谱

Fig.5 FTIR absorption spectra of 5 kinds of PAC

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