KDF金属滤料去除水中苯酚的试验研究
来源： 阅读：6489 更新时间：2010-10-14 10:58由美国Don Heskett于1984年发明的KDF铜锌合金滤料专利技术是一项近年来才获得应用的新型水处理方法,与传统化学方法比较,具有工艺简单?维护方便?不污染环境的长处?KDF能够循环利用,集多种功能于一身,可去除水中多种污染物质?
1. 试验装置与方法
目前KDF介质主要有两种产品:KDF55和KDF85?KDF55是50%铜和50%锌的合金,颜色金黄,呈颗粒状,大小为0.145~2.00mm,表观密度为2.4~2.9g/cm3,对去除氯及可溶性重金属最有效?KDF85是85%铜和15%锌的合金,颜色为红褐色,呈颗粒状,大小为0.149~2.00mm,表观密度为2.2~2.7g/cm3,对去除铁和硫化氢等最有效?试验采用KDF55金属滤料?
试验装置如图1所示?
采用直径为 70mm?高为800mm的有机玻璃管填装KDF55,填床高度为400mm;另采用一个直径为100mm?高为1000mm的有机玻璃柱填装活性炭,填床高度为400mm?
在不同滤速?不同浓度和不同pH值条件下,分别在进?出口处取水样进行分析试验,测定氧化还原电位?pH值以及苯酚浓度?其中酚类化合物浓度的测定采用 4-氨基安替比林光度法?
2. 结果与讨论
2.1 KDF对苯酚的去除效果
采用自来水加苯酚配水,使用单独KDF过滤,试验结果如表1所示?
从表1数据可以看到,在其他条件相同的情况下,进水浓度越低去除率越高,如KDF可将进水浓度为 0.241mg/L的苯酚去除99.2%以上?另外, 对于不同浓度的苯酚,KDF的净去除量相差不大?假设苯酚的去除是通过被水中溶解氧等物质所氧化,则由于氧化反应的进行受到氧化剂量的限制,苯酚的去除量不可能通过其他操作条件的改变而提高,只能向水中添加氧化剂,如曝气?
2.2 KDF与活性炭对苯酚的联合作用
KDF与GAC联合使用去除苯酚的相关试验结果如表2?
活性炭对苯酚的吸附存在一个最低浓度(对含苯酚浓度<0.2mg/L的水去除效果不明显),但KDF可有效去除水中低浓度的苯酚,对苯酚浓度<0.25mg/L的微污染原水,其去除率可达99%以上?因此,活性炭与KDF联合使用,既可克服活性炭的不足,又可充分利用KDF的作用?从表2可见,在原水pH值为7.5左右时,GAC与KDF串联使用,可将含苯酚浓度2~8mg/L的原水处理达到饮用水标准?
2.3 KDF反应器参数对处理效果的影响
改变pH值和滤速对处理效果的影响见表3?4?
2.4 KDF去除苯酚的机理
根据对试验数据及苯酚的化学性质分析,KDF对苯酚进的去除机理为电化学的催化氧化反应,即KDF通过催化水中溶解氧等氧化剂对苯酚进行氧化,将苯酚转化成其他物质而将其去除?由于苯酚的芳香环上带有羟基,羟基是很强的邻?对位的定位基,可以使苯环活化,很容易发生各种化学反应?由于苯酚在水溶液中会受到水中溶解氧等分子的进攻,在碱性或中性条件下会被氧化成对苯醌或邻苯醌;如果水中酚的浓度较低,溶解氧的浓度相对较高,那么醌会进一步被氧化成RCOOH;如果还存在更强的氧化剂的话,RCOOH会进一步反应分解为CO2和H2O(通常情况下实现这一步的可能性很小)?
当进水pH值较低,水溶液呈酸性时,由于水解平衡,不利于苯酚氧化的进一步进行:
原水pH值越高,对去除苯酚的氧化反应越有利,但也不能过高,因为此时水中溶解氧的还原反应会受到一定的影响:O2+2H2O+4e-→4OH-,由于水解平衡的关系,若pH值太高的话,OH-会阻碍上式反应的进行?所以,pH值在中性偏碱的条件下,反应性能最好?
3. 结论
KDF可以有效去除水中低浓度的苯酚,对苯酚浓度<0.25mg/L的微污染原水,其去除率可达 99%以上?由于活性炭对苯酚的吸附存在一个最低浓度(根据试验,活性炭对于含苯酚浓度<0.2mg/L水的去除效果不明显)?因此,KDF与活性炭联合使用,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,使含苯酚浓度为8mg/L以下的原水经处理达到饮用水水质标准?
