粉狀活性炭對馬拉硫磷的吸附性能

摘要：以馬拉硫磷作為突發性污染物，考察了粉狀活性炭對其的吸附效果。試驗結果表明，粉狀活性炭對純水和濾后水中的馬拉硫磷均具有較好的去除效果，對前者的去除效果更為明顯，去除率隨活性炭投加量的增加而升高。當馬拉硫磷濃度為1.25mg/L，純水濾后水中的活性炭投加量分別為12和20mg/L時，反應120min后馬拉硫磷剩余濃度均低于0.25mg/L。對濾后水而言，藥劑費用約為0.06~0.08元/m³。

由于我國長期以來的工業布局，眾多工業企業分布在江河湖庫附近，造成水污染事故隱患無法根除。近年來發生的水污染事件對城市供水健康造成威脅。影響很嚴重。因此，亟須加強對突發性污染物的應急處理技術研究，以提高城市供水對水源污染事故的應急能力。突發性污染事件常有突發性、未知污染物、高濃度、危害大、影響面廣等特點，自來水廠常規工藝難以去除相關污染物，又缺乏相應的處置設備與技術措施。因此，針對不同的污染物進行分析研究并做相應的應急技術儲備是十分必要的。

馬拉硫磷分子式為C₁₀H₁₉O₆PS₂，屬低毒殺蟲劑，中毒潛伏期較長，伴有惡心、腹痛、抽搐、腦水腫等現象，甚至損害心肌、肝、腎等�！渡�活飲用水衛生標準》（GB 5749-2006）規定其限值為0.25mg/L。運用活性炭吸附技術處理有機污染物的研究已有多篇報導。筆者以馬拉硫磷作為突發性污染物，運用粉狀活性炭吸附技術對其進行研究，以期得出匹配現有水處理工藝，設備簡單、操作易行的處理措施，為水廠應急處理提供參考。

波濤活性炭廠家現將：“粉狀活性炭對馬拉硫磷的吸附性能”的實驗結果分析如下：

一、活性炭對馬拉硫磷的吸附速率

分別采用純水和水廠濾后水作為試驗用水，馬拉硫磷濃度為1.25 mg/L，粉狀活性炭劑量為10mg/L，試驗結果如圖1所示。可以看出，粉狀活性炭對馬拉硫磷具有較好的吸附效果，反應基本在60min內完成。前30min反應很快，純水和濾后水中馬拉硫磷剩余濃度分別為0.447和0.797mg/L；60min時，污染物去除率分別為70.7%和44.4%，平均吸附速度分別為14.73和9.25μg/（L·min）。此后3h反應速度均減緩，去除率分別為79.9%和5l.7%。

從整個240min的吸附過程看, 馬拉硫磷在純水和濾后水中的平均吸附速度相差較大，分別為4.16和2.69μg/（L·min）。說明濾后水中存在著能被活性炭吸附的其他有機物，馬拉硫磷的吸附過程受到干擾。另外可以看出：不管是純水還是濾后水，當吸附120min后，活性炭對馬拉硫磷的吸附基本達到平衡，延長吸附時間，馬拉硫磷去除率增加不大，因此將120min作為試驗反時間時。

二、活性炭對馬拉硫磷的吸附容量

分別采用去離子水、水廠濾后水為試驗用水，馬拉硫磷濃度為1.25mg/L，反應時間為120min。分別考察在不同粉狀活性炭投加量時對馬拉硫磷的吸附情況，結果如圖2所示。

對于純水來說，當活性炭的濃度達到12mg/L時，出水中馬拉硫磷的濃度基本保持在0.25mg/L以下，再提高活性炭投加量，去除效果并無明顯改善。而對濾后水來說，由于吸附競爭的存在，只有當投加量為20mg/L時，馬拉硫磷吸附效果才明顯，剩余濃度約為0.25mg/L，且隨著投加量增加，吸附效果越明顯。

根據圖1中的吸附速率曲線，以120min時的濃度作為吸附平衡濃度，將各組試驗數據按照平衡吸附容量公式q₀=V（C₀-C₁）/W進行整理，其中q₀為吸附容量，mg/mg，V為水樣體積，L；C₀為污染物初始濃度，mg/L；C₁為污染物平衡濃度，mg/L；W為活性炭投加量，mg，結果見圖3。

從圖3可以看出，活性炭對純水和濾后水中馬拉硫磷的吸附容量與其平衡濃度之間的關系均符合Freundich經驗公式。

兩條吸附等溫線與Freundich方程擬合度均好，但純水中活性炭的吸附容量大于濾后水。隨著平衡濃度的增加，純水中活性炭的吸附容量大幅度增加，濾后水中活性炭的吸附容量增加幅度相對較小，總體表現為濾后水中活性炭對馬拉硫磷的吸附能力比純水中要小。

將吸附等溫線方程取對數變換后做圖也可以看出，在純水中活性炭對馬拉硫磷的吸附能力比濾后水中要大，可以用κ、l/n值作為衡量吸附能力的指標，更能直觀地表達活性炭對不同水體中的污染物的吸附能力。

三、技術經濟評價

運用活性炭吸附技術處理馬拉硫磷具有以下特點：

1、設備簡單，操作簡易，只需要用泵將配置好的活性炭溶液按一定流速加入到凈水工藝的反應池前端即可。

2、快速有效，當原水發生濃度為1.25mg/L的馬拉硫磷污染時，投加約20.0mg/L粉狀活性炭，攪拌120min，即可達到《生活飲用水衛生標準》要求。

3、可靠性高，將污染屏障前移，即水源水中的污染物被控制在水廠凈水工藝前端。

4、應急藥劑普通，活性炭產量大使用廣泛。

5、成本相對較低，相對于新增龐大的處理構筑物等措施，應急處理的成本在一次性投資和運行費用上均較低，假設粉狀活性炭的市場價格為3000~4000元/t，活性炭的投加量以20mg/L計算，那么相應的噸水藥劑成本為0.06~0.08元。

四、結論

1、粉狀活性炭對馬拉硫磷具有較好的去除效果。當馬拉硫磷的濃度為1.25mg/L，活性炭投加量為10mg/L，攪拌4h后，純水中馬拉硫磷的去除率達到79.9%，濾后水中的去除率為51.7%。水中有機質的存在對馬拉硫磷的吸附去除有較大影響。

2、水中馬拉硫磷的去除率隨活性炭的投加量的增加而升高，純水、濾后水中活性炭投加量分別為12.0和20mg/L時，反應120min后，馬拉硫磷濃度均可從1.25mg/L降至0.25mg/L以下。

3、活性炭對馬拉硫磷的吸附符合Freundich經驗公式，由于濾后水中能被活性炭吸附的基質與馬拉硫磷存在競爭吸附，活性炭對純水中馬拉硫磷的吸附能力比濾后水中要大。

4、使用粉狀活性炭處理馬拉硫磷污染事故，當原水污染物濃度為1.25mg/L，投加20mg/L的活性炭，出水濃度能滿足《生活飲用水衛生標準》要求，噸水藥劑費用為0.06~0.08元。