改性活性炭對水中PFOS的吸附去除研究
摘要：分別用FeCl3及中功率微波對煤質和椰殼2種粉末活性炭進行改性。序批式實驗研究了活性炭改性前后對全氟辛烷磺酸(PFOS)的吸附特性。結合活性炭改性前后表面化學官能團和孔結構的變化特征,探討了不同改性方式對PFOS吸附去除的影響效應以及天然有機物中的主要組成成分腐殖酸對PFOS在原炭及改性炭上的競爭吸附效應。結果表明,Fe3+及中功率微波處理對煤質炭和椰殼炭的孔結構和表面性質都有影響,但變化趨勢不同。椰殼活性炭經Fe3+及中功率微波改性后對PFOS的吸附量明顯提高,而煤質活性炭經改性后對PFOS的吸附量出現下降。改性椰殼活性炭與原炭吸附PFOS達到吸附平衡的時間基本相同,均為6h左右。在腐殖酸存在下,改性椰殼炭對PFOS的吸附量因競爭吸附而有所下降,但改性炭的吸附量仍明顯高于原炭。
關鍵詞：活性炭，改性，全氟辛烷磺酸(PFOS)，腐殖酸，吸附
全氟辛烷磺酸（PFOS）作為持久性環境有機污染物的新成員，在許多環境介質和人體、動物體中被廣泛檢出。根據世界衛生組織化合物急性毒性分類標準，PFOS屬于中等毒性化合物。從20世紀80年代早期開始，這種非揮發性的全氟有機化合物在工業及民用領域的應用增長迅速。PFOS是目前世界上發現的最難降解的有機污染物之一，具有很高的生物蓄積性，其造成的環境污染問題已經引起了人們的廣泛關注。
PFOS的環境污染問題也勢必影響飲用水的安全。在我國和其他一些國家的天然水體和飲用水中都檢測到了PFOS的存在，甚至有些區域的污染水平較高。調查結果還顯示，傳統的水處理工藝很難有效去除這類痕量的有機污染物。活性炭吸附通常主要用來去除水中致異嗅、味的有機污染物以及消毒副產物前驅體，而對一些新型合成有機污染物的去除效果和機制方面的研究還比較缺乏。有研究表明，傳統的活性炭吸附技術對有些難降解的有機污染物不能有效地去除。前期的研究發現，活性炭對一些新型污染物的去除效果也非常有限。因此，針對特定污染物尋找合適的改性方法來提高活性炭對其吸附去除效果對飲用水的安全保障具有重要意義。利用金屬離子及微波改性是常用的活性炭改性方法，該方法操作簡單，耗費少，并且適當的改性可以顯著提高活性炭的吸附效能。
本研究以PFOS為目標污染物，分別采用鐵鹽及微波對2種常用的粉末活性炭（PAC）進行改性，分析了原炭及改性炭吸附PFOS的影響效應，并探討了腐殖酸（HA）與PFOS在活性炭上發生的競爭吸附效應。
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