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1、四川大学硕士学位论文 4 6 2 ( ; j ?活性炭多维电极法去除水中腐殖酸技术与机理研究环境工程专业研究生 李乃稳指导教师 曾抗美饮用水的水质对人体健康十分重要，然而在传统的水处理工艺过程中，氯 化消毒会产生致癌、致畸、致突变作用的消毒副产物，对人体健康造成威胁。 因此，控制氯化消毒副产物已成为世界各国给水处理界所关注的重要问题。解决氯化消毒副产物问题的重要途径是去除其前驱物腐殖酸类天然有 机物。 本论文以水中溶解态的腐殖酸为研究对象， 研究了在连续运行的条件下， 采用活性炭多维电极法去除水中溶解态腐殖酸的过程中，电 解电 压、水力停留时间及腐殖酸溶液p H 值对去除效果的影响， 并对较长
2、时间连续运行条件下活性 炭多维电极法和活性炭单纯吸附法处理腐殖酸的效果进行了比较。论文通过对 扩散条件、溶液电导、活性炭荷电特性不同对去除腐殖酸效果的影响以及电解 过程对腐殖酸分子量的影响，探讨了活性炭多维电极法去除腐殖酸的机理，并 提出了活性炭多维电极系统降解腐殖酸溶液的宏观动力学模型。 针对目 前不少 水源受到污染的情况，论文还对活性炭多维电极法在去除水中 腐殖酸的同时， 对 水 中 氨 氮 的 去 除 效 果 及 主 要 影 响 因 素 进 行 了 研 究 了 实 验 结 果 表 明 : 活 性 炭 多维电 极法可显著提高活性炭对溶解态腐殖酸的去除效果， 可使活性炭得以 一定程度的再生，
3、显著延长活性炭的使用寿命;升高电解电压、延长水力停留时 间 有利于腐殖酸的去除;溶液P H 值在6 - 9 的范围时，p H 越高， 腐殖酸的去除 率越高;通过活性炭的荷电特性实验，说明电极的氧化作用和还原作用均可 破坏腐殖酸的分子结构，使腐殖酸分子量变小，但氧化作用的效果优于还原作 用 ; 腐 殖 酸 降 解 的宏 观 动力 学方 程 为 : - v = K ( c ) “，式 中 K 二 9 .7 6 1 4 x 1 0 - 4 1 / m g . m i n , n = 1 .9 4 0 3 ; 活 性 炭多 维电 极 系 统 对 腐 殖酸 溶 液 中 的 氨 氮、 亚 硝酸 盐 氮 有
4、 较 显著 的 去 除 效 果， 并 且氨 氮 浓 度 对 腐 殖 酸 的 去 除 效筑 龙 网 w w w . z h u l o n g . c o m四川大学硕士学位论文果影响不显著， 增大溶液电导率、 降低p H 有利于氨氮的去除。 本论文的主要创 新点有:首次通过活性炭的荷电特性实验，证实电极的氧化、还原作用对腐 殖酸去除过程的影响: 首次提出了活性炭多维电 极系统降解腐殖酸溶液的宏 观动力学模型。论文所做的上述工作，目前在文献中尚未见报道，因而具有开创性。论文 所得出的结论，可以为去除水中溶解态的腐殖酸类有机物、控制氯化消毒副产 物 开 辟 一 条 新 的 途 径 。 ) “关键词
5、: 饮用水 活性炭多维电极法腐殖酸四川大学硕士学位论文R e m o v a l o f D i s s o l v e d H u m i c A c i d s i n D r i n k i n g W a t e rb y Mu l t i - e l e c t r o d e s o f G r a n u l a r A c t i v a t e d C a r b o nE n v i r o n me n t a l E n g i n e e r i n gP o s t g r a d u a t e L e e N a i w e nS u p e r v i s o
6、 r Z e n g K a n g m e iQ u a l i t y o f d r i n k i n g w a t e r i ss o m e d i s i n f e c t i o n s b y - p r o d u c t sv e r y i m p o r t a n t t o p e o p l e h e a l t h . H o w e v e r ,( D B P s ) h a v e b e e n f o u n d i n d r i n k i n g w a t e r ,w h i c hl i n kWerep r o d u c e
7、d i n t h e p r o c e s s o f c h l o r i n a t i o n . T h e s e D B P s u s u a l l yw i t h m a l f o r m a t i o n , m u t a t i o n , c a n c e r a n d a r e h a r m f u l t o p e o p l e .A n i m p o r t a n t w a y t o s o l v e t h i s p r o b l e m i s t o r e m o v e p r e c u r s o r s o
8、f D B P s h u m i c a c i d s ( H A ) . B a s e d o n t h e f o r m e r w o r k ,t h et h i sma inpa per s t u d i e d t h e r e m o v a l p r o c e s s o f d i s s o l v e d H A b y m u l t i - e l e c t r o d e s o f g r a n u l a r a c t i v a t e d c a r b o n ( G A C ) . T h e e f f e c t o f v
9、 o l t a g e , t h e r e t e n t i o nt i m e a n d p H o f s o l u t i o n o n t h e r e m o v a l r e s u l t s w a s i n v e s t i g a t e d i ns u c c e s s i v e p r o c e s s e s . T h e H A r e m o v a l r e s u l t s b y m u l t i - e l e c t r o d e s o f G A Ca n d t h a t b y g r a n u l
10、a r a c t i v a t e d c a r b o n a b s o r p t i o n w e r e c o m p a r e d . T h i sp a p e r a l s o s t u d i e d h o w d i f f u s e n e s s , c o n d u c t i v i t y o f s o l u t i o n a n d t h ep r o p e r t y o f c h a r g e d g r a n u l a r a c t i v a t e d c a r b o n e f f e c t t h
11、e r e m o v a l o f H Ai n w a t e r , a n d t h e i n f l u e n c e o f p H a n d c o n d u c t i v i t y o n t h ea m m o n i a i n w a t e r w a s a l s o s t u d i e d .m e c h a n i s m a n d e x p e r i e n t i a l k i n e t i c sF i n a l l y , t h i s p a p e rr e m o v a l o fs t u d i e d
12、t h eG A C . T h e r e s u l t s o f o u rw o r k s h o wo f H A r e m o v a l b y m u l t i - e l e c t r o d e st h a t t h e m u l t i - e l e c t r o d e s o f G A Cr e m o v e H A e f f e c t i v e l y a n d l e n g t h e n t h e l i f e s p a n o f G A C r e m a r k a b l y .r e m o v a l r a
13、t e s o f H A i n c r e a s e w i t ht h e i n c r e a s i n g o f v o l t a g e , t h er e m o v a l o f N H , - N , t h e h i g h e r t h e们e taLll OCEesr e t e n t i o n t i m e a n d p H v a l u e . B u t f o r t h e四川大学硕士学位论文p H i s , t h e l o w e r t h e r e m o v a l r a t e i s . A n d t h
14、e i n c r e a s i n g o f c o n d u c t i v i t yo f s o l u t i o n i s b e n e f i t t o t h e r e m o v a l o f a m m o n i a i n H A s o l u t i o n . B o t hk i n d s o f G A C , w i t h p o s i t i v e c h a r g e a n d w i t h n e g a t i v e c h a r g e , c a n d e c o m p o s et h e H A m o
15、 l e c u l e s . B u t m u c h b e t t e r r e s u l t s w e r e g o t t e n w h e n G A C w a s c a r r i e dp o s i t i v e c h a r g e . T h e e l e c t r o l y z a t i o n a c t i o n c a n t u r n t h e b i g m o l e c u l e so f H A i n t o l i t t l e m o l e c u l e s o f o r g a n i c m a t
16、 t e r , w h i c h i s a n i m p o r t a n tr e a s o n f o r t h e r e m o v a l o f H A . T h e r e s u l t s o f o u r w o r k a l s o s h o w t h a t s t a t i cg r a v i t a t i o n i s t h e m a i n a c t i o n t o s t r e n g t h e n t h e a d s o r p t i o n o f H A i n t h ep r o c e s s . T h e e q u a t i o n o f k i n e t i c s i s : 一 v = 9 . 7 6 1 4 x I 0 - “ ( c ) 9 0 , w h i c h c a n b e s e e n a s s e c o n d a r y r e a c t i
