一种高效评选粉末活性炭吸附有机物性能指标的方法技术

一种高效评选粉末活性炭吸附有机物性能指标的方法，属于水处理技术领域。将粉末活性炭进行预处理后，测定其孔隙结构参数和表面化学官能团性质以及对应的吸附容量，采用R软件计算PAC各理化特性与有机物吸附容量的相关系数值，通过综合分析确定PAC吸附有机物性能的关键指标。选取合适的方法定向修饰PAC理化特性，强化有机物吸附性能，进一步验证评选PAC吸附有机物性能关键指标的准确性。本发明专利技术拓宽了PAC应用范围，为PAC定向改性提供理论依据。为PAC定向改性提供理论依据。

【技术实现步骤摘要】
一种高效评选粉末活性炭吸附有机物性能指标的方法


[0001]本专利技术属于水处理
，尤其涉及一种水处理筛选粉末活性炭吸附性能的评价方法，具体为一种高效评选粉末活性炭吸附有机物性能指标的方法。

技术介绍

[0002]粉末活性炭(PAC)具有巨大的比表面积、丰富的孔隙结构和较高的吸附反应活性，是一种优良的多孔吸附材料。制备PAC的原材料种类繁多，制备工艺和参数多样化，产生的PAC表面形貌、孔隙结构、元素含量、电性特征及官能团特征等理化特性不同，进而导致PAC的吸附性能也会呈现显著差异。PAC对有机物吸附性能不仅受自身理化特性的影响，还与吸附目标污染物特性以及吸附条件有关，具体包括PAC的比表面积、孔径分布、表面官能团含量等理化特性；有机物本身的特性，如分子量大小、亲疏水性等；吸附条件如温度、pH值等，其中影响吸附性能的主要因素是PAC自身理化特性。针对不同特性的污染物，无法通过统一的理化特性指标来评价PAC吸附性能的优劣。通常，以碘值和亚甲基蓝值作为筛选和评价PAC吸附性能优劣的指标有失妥当。因此，本专利技术针对印染生化尾水中有机物的特性，如何高效地选择PAC成为拓宽其应用的关键。
[0003]PAC吸附技术因其操作简单、去除效率高和无选择性等优点，被广泛应用于印染废水处理过程，如何高效、快速筛选吸附性能较佳的PAC成为拓宽其应用的关键。目前，对于评价和优选PAC吸附性能优劣的特征指标的研究，大多都停留在典型特征污染物层面，然而对于实际印染废水中有机物，尚未建立PAC吸附性能的评选方法。
[0004]基于上述分析，本专利技术针对印染生化尾水中有机物特性，建立PAC的有机物吸附容量与其理化特性之间的相关性，综合分析相关性系数，提供一种以介孔容积、孔径和酸性官能团含量为特征指标的PAC评选方法，从而为用于有机物吸附去除PAC的高效、快速选择提供了理论依据和评选方法。针对不同水质中有机物特性，综合分析相关系数值大小，有针对性地筛选评价粉末活性炭吸附性能优劣的关键指标。

技术实现思路

[0005]本专利技术弥补了当前粉末活性炭在复杂废水中有机物的吸附性能评选指标的空白，提供了一种用于复杂废水中有机物吸附去除的粉末活性炭优选方法，以介孔容积、孔径和酸性官能团含量作为关键指标，从而更精确地评价和筛选粉末活性炭吸附有机物的性能，用于高效选择吸附有机物性能较佳的粉末活性炭。
[0006]本专利技术所采用的方案如下：
[0007]一种高效评选粉末活性炭吸附有机物性能指标的方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0008](1)将不同理化特性的几种粉末(如5
‑
12种)活性炭进行预处理，用超纯水煮沸3
‑
4次，去除其表面可溶性物质，然后在105℃条件下烘干至恒重，测定粉末活性炭孔隙结构参数和表面化学特性，将其作为评选粉末活性炭吸附性能的指标；
[0009](2)评估不同理化特性粉末活性炭吸附有机物的平衡吸附容量；
[0010](3)构建粉末活性炭理化特性(比表面积、微孔比表面积、微孔容积、介孔容积、孔径、酸性官能团、碱性官能团等)与有机物平衡吸附容量之间的相关性，明确影响有机物吸附性能的关键指标；
[0011](4)进一步选取超声或/和过氧化氢改性的粉末活性炭，并构建改性粉末活性炭理化特性(比表面积、微孔比表面积、微孔容积、介孔容积、孔径、酸性官能团、碱性官能团)与有机物平衡吸附容量之间的相关性，得到影响有机物吸附性能的关键指标，若此步骤得到的关键性指标与步骤(3)的得到的关键性指标一致则进一步验证步骤(3)所得关键性指标的准确性；优选改性粉末活性炭是采用步骤(1)中的几种粉末(如2
‑
5种)活性炭进行改性。
[0012]当有机物吸附容量与某个理化特性的相关系数值大于0时，吸附性能与该理化特性成正相关；当有机物吸附容量与某个理化特性的相关系数值小于0时，吸附性能与该理化特性成负相关；若吸附容量与某个理化特性的相关系数值越接近于1，则该理化特性可作为评选PAC吸附性能优劣的关键指标。
[0013]上述所采用的粉末活性炭分别选用椰壳质、煤质、木质等不同材质，经过不同制备方法和活化方法制备而成。上述所采用的有机物源自某工业园区污水处理厂二沉池出水。上述的相关性分析根据不同粉末活性炭理化特性参数及其对应有机物吸附容量参数，采用R软件进行Pearson相关性分析，由此得出评选粉末活性炭吸附有机物性能的关键指标。上述的改性方法采用超声或/和过氧化氢，定向修饰粉末活性炭的介孔容积、孔径和酸性官能团，提高有机物吸附性能，验证了评选粉末活性炭吸附性能特征指标的准确性。上述有机物吸附容量与某个理化特性的相关性系数值大于0，吸附性能与上述理化特性指标成正相关，反之成负相关；吸附容量与某个理化特性之间的相关性系数值越接近于1，该理化特性指标可作为评选PAC吸附性能优劣的关键指标。
[0014]采用本专利技术的方法进一步应用到一种或几种有机物碳吸附处理上，根据所选择的关键性指标找到对应的关键性指标最好的碳粉作为对应有机物的吸附碳。
[0015]本专利技术中的有益效果为：
[0016](1)针对印染生化尾水中有机物特性，提出以介孔容积、孔径和酸性官能团含量作为评价粉末活性炭吸附有机物性能的关键指标，优化了以碘值和亚甲蓝值作为粉末活性炭吸附性能优劣的常规评价方法所存在的适用性差和准确性低等问题。针对有机物特性与粉末活性炭理化特性，提供了一种更精确的评价和优选方法。
[0017](2)该评价方法为定向改性粉末活性炭理化特性，强化有机物吸附性能提供了理论依据。
[0018](3)针对不同水质中有机物特性，分析粉末活性炭吸附容量与其理化特性之间的相关性，根据相关系数值大小，通过综合分析，有针对性地筛选评价粉末活性炭吸附性能优劣的关键指标，该方法适用范围广，准确性高。
具体实施方式
[0019](1)将12种不同理化特性粉末活性炭进行预处理，用超纯水煮沸3
‑
4次，去除其表面可溶性物质，然后在105℃条件下烘干至恒重，测定粉末活性炭孔隙结构参数和表面化学特性，将其作为评选粉末活性炭吸附有机物性能的指标；
[0020](2)评估不同理化特性粉末活性炭吸附有机物的平衡吸附容量；
[0021](3)构建粉末活性炭理化特性(比表面积、微孔比表面积、微孔容积、介孔容积、孔径、酸性官能团、碱性官能团)与有机物平衡吸附容量之间的相关性，明确影响有机物吸附性能的关键指标；
[0022](4)选取超声和过氧化氢定向改性粉末活性炭介孔容积、孔径和酸性官能团，测定改性碳吸附有机物的性能，进一步验证了介孔容积、孔径和酸性官能团含量作为PAC吸附有机物性能评选关键指标的准确性。
[0023](5)当有机物吸附容量与某个理化特性的相关系数值大于0时，吸附性能与该理化特性成正相关；当有机物吸附容量与某个理化特性的相关系数值小于0时，吸附性能与该理化特性成负相关；若吸附容量与某个理化特性的相关系数值越接近于1，则该本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效评选粉末活性炭吸附有机物性能指标的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将不同理化特性的几种粉末活性炭进行预处理，用超纯水煮沸3
‑
4次，去除其表面可溶性物质，然后在105℃条件下烘干至恒重，测定粉末活性炭孔隙结构参数和表面化学特性，将其作为评选粉末活性炭吸附性能的指标；(2)评估不同理化特性粉末活性炭吸附有机物的平衡吸附容量；(3)构建粉末活性炭理化特性与有机物平衡吸附容量之间的相关性，明确影响有机物吸附性能的关键指标；所述的理化特性包括比表面积、微孔比表面积、微孔容积、介孔容积、孔径、酸性官能团和碱性官能团。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步选取超声或/和过氧化氢改性的粉末活性炭，并构建改性粉末活性炭理化特性与有机物平衡吸附容量之间的相关性，得到影响有机物吸附性能的关键指标，若此步骤得到的关键性指标与步骤(3)的得到的关键性指标一致则进一步验证步骤(3)所得关键性指标的准确性；优选改性粉末活性炭是采用步骤(1)中的几种粉末(如2
‑
5种)活性炭进行改性。3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当有机...

【专利技术属性】
技术研发人员：周志伟，姚燕燕，李星，于瑞，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：