净水课堂丨浅谈活性炭去除饮用水中污染物的部分应用

水网 2020-07-31 15:41:39


水中的污染物,尤其是有机污染物和氯化消毒副产物,不仅在水中存在的时间长,而且这些物质会对人体产生一定程度的致癌作用,影响人体健康。
从20世纪70年代初,美国环保局(EPA)在自来水中首先发现有机化学污染物以后,人们对饮用水中有机污染物对健康的潜在危害性日益引起重视。全世界已在水中测定出的2221种有机化学污染物,其中765种存在于自来水中,20种已被认定为致癌物质,23种为可疑致癌物;18种为促癌物;56种为诱变物质。
饮用水的有机污染已经成为严重的环境问题,国内外学者对此做了大量的研究工作,发现活性炭对水中有机污染物具有优良的吸附作用,能有效脱色、除味、去除水中微量有机污染物、余氯及氯化消毒副产物等,因此活性炭吸附技术在净水领域被广泛的采用,而作为饮用水处理活性炭,对活性炭的要求也是十分严格。



活性炭对自来水中余氯的去除

氯是目前使用最为广泛的消毒剂,作为一种有效的杀菌消毒手段,价廉、效果好、操作方便,目前被世界上80%以上的水厂使用着。所以,市政自来水中必须保持一定量的余氯,以确保饮用水的微生物指标安全。当氯和有机酸反应,就会产生许多致癌的副产物,比如三氯甲烷等。氯对细菌细胞杀灭效果好,同样,对其他生物体细胞、人体细胞也有严重影响。超过一定量的氯,就会对人体产生许多危害,且带有难闻的气味,俗称“漂白粉味”。

专家研究发现,用自来水洗澡十分钟,浴室内氯气总量中有四成是经由呼吸道吸入,三成是由皮肤吸收。可见在密闭的空气中,经由呼吸或皮肤吸入的氯含量相当惊人。这些被皮肤所吸收的氯气,轻者会伤害皮肤,使肤质粗糙甚至产生瘙痒。重则日积月累会造成人的生理机能的衰退,癌症发病率的增加。



在制备纯水和饮用水的过程中,活性炭已成为去除余氯的一个必不可少的手段,其具有去除效率高、不产生二次污染、能同时去除水中有机物的特点。活性炭吸附余氯,其吸附性能的好坏主要取决于吸附容量和吸附速率,二者缺一不可;要求在较短的接触时间内得到较高的吸附量,即高的吸附速率,而不是单纯强调吸附容量的大小。


活性炭对饮用水中溴酸盐的去除

溴酸盐是对含有溴离子的原水在用臭氧消毒的过程中形成的消毒副产物,是一种2B 级潜在致癌物。根据国家标准GB 8537—2008中所规定,溴酸盐的质量浓度极限值为10 μg/L。

根据一项调查结果显示,2009年10月GB 8537—2008实施前,我国矿泉水存在溴酸盐超标问题,来自59家企业的520份矿泉水成品水中,溴酸盐超标率为42.12 %;而在 GB 8537—2008实施一年后,对来自46家企业的105份矿泉水成品水中,溴酸盐超标率为18.10 %。GB 8537—2008的实施使得溴酸盐超标现象在一定程度上有所好转,但仍有存在。

因此,随着我国自来水厂的处理量增加,臭氧生物活性炭工艺更广泛的推广,以及瓶装饮用水、桶装饮用水产业的迅猛发展,再加上水质复杂,饮用水溴酸盐问题是一个亟待解决的问题。



控制饮用水中溴酸盐的方法主要有两种方式:一种是通过各种方法控制溴酸盐的生成,另一种是去除已生成的溴酸盐。抑制溴酸盐生成的方式主要有加氨、降低pH、加过氧化氢、优化臭氧化条件和改善反应器等。这些方法可以有效降低溴酸盐的生成量,但还是会生成一些溴酸盐,且在高溴离子浓度的水体中,这些方法并不能将溴酸盐的浓度降低到水质标准要求的10 μg /L 以下。抑制溴酸盐生成的方法大都要向水中加入化学药剂,这些方法或多或少的都会带来其他的一些问题,如产生毒性更强的含氮消毒副产物等等。目前,由于活性炭处理产生的溴酸盐具有很多优越性,因此采用活性炭处理溴酸盐技术的开发越来越多。


活性炭对饮用水中抗生素的去除

2014年底央视报道有些医药公司大量排放含有抗生素的废水,浓度超自然水体10000 倍。同时黄浦江、长江入海口、珠江都检出了抗生素,而且南京鼓楼区居民家的自来水中甚至检出阿莫西林。《科学通报》于2014年第9期上发表了一篇文章《中国地表水环境中药物和个人护理品的研究进展》是关于饮用水体中抗生素的研究,文章称我国地表水中含有68种抗生素,且浓度较高,另外还有90种非抗生素类的医药成分被检出。



生活饮用水水质标准106项指标中无抗生素指标检测标准,因此,自来水厂认为目前供给的水质完全达到国家标准。人体长期摄入抗生素,会引发细菌的耐药性,使本来有效的抗生素疗效减弱甚至无效,这是很多人知道的常识。因此,对饮用水中抗生素的去除,必须引起足够的重视。



活性炭对其他饮用水中污染物的去除

反渗透给水在进行氯化及脱氯工程中,或在水中溶解氧含量高于5 mg/L时水中的2价铁离子转化为3价铁离子,生成不溶于水的胶体物质,对反渗透造成污染。即使水中SDI值小于5、铁离子含量小于0.1毫克/升,仍可能发生铁的污染问题。催化活性炭可以利用水中溶解的氧将水中的2价铁离子迅速氧化成3价铁离子,并迅速固定在活性炭表面上,达到对铁离子的去除,以达到对反渗透系统的保护。

一氯胺作为消毒剂的一种,其应用于饮用水消毒已经有很长的历史。GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》中对饮用水消毒剂指标中增加了一氯胺指标检测。自来水厂的水在消毒过程中消毒剂也容易残留在水中,其过量易致癌、致畸、致突变。催化活性炭可以将水中的一氯胺催化氧化成无致病性的氮气从而将其去除,效率高、处理量大。


本文关键词:20150709