胡滨
东莞市瑞德丰生物科技有限公司广东
摘要：随着城市的迅速发展，污水问题日趋严重。污水处理问题一直是我国亟待解决的重要环境问题。按国家要求，企业应优先利用处理后的再生水，这就对污水处理技术有了更高的要求。污水里含有的残留农药结构复杂不易处理。
关键词：活性炭；农药；吸附作用；污水处理
引言
我国过去为满足农业生产需要生产了许多农药，生产过程中给水土造成了污染。农药污染型地下水较难处理，一般采用抽提技术对其进行处理。由于农药污染型地下水毒性大并不适合生物法处理，目前普遍采用高级氧化法处理污染地下水，但氧化法在处理氯苯等杂环类污染物方面能力有限。国内部分学者采用催化剂提高氧化剂氧化能力，但工艺要求和处理成本较高。
1废水中杀虫剂的处理方法
利用电芬顿法调查水中有机磷杀虫剂谷硫磷(AZPM)的去除及羟基自由基的产生。在高级氧化技术中主要活性集团是羟基（·OH），它是有机污染物中的高效氧化部分。电芬顿方法产生·OH的过程：1)O2+2H++2e-→H2O2；2）Fe2++H2O2→Fe(OH)2++OH-；3）Fe(OH)2++e-→Fe2++OH-。这些自由基分子和AZPM的反应导致AZPM氧化为二氧化碳和无机离子指示它从水中完全去除。在电芬顿程序中，AZPM的浓度都在快速的下降，且AZPM被·OH氧化降解过程符合准一级反应动力学。羟基自由基对AZPM的氧化导致不同的中间体的形成，如芳香族衍生物、短链羧酸和作为最终产物的无机离子。用GC-MS分析芳香族中间体，结果表明产生中间体：AZPM、AZPM-oxon，Benzotriazinone、三甲基脂，而芳香族和脂肪类中间体和短链（5个碳）羧酸作为最终产品，其矿化过程定量释放硫酸盐、硝酸盐和磷酸盐离子。最后，AZPM水溶液在很短的处理时间（2h）下的高效矿化以及它的商业规划GMWP25突出了电芬顿过程处理污水中持久性有机污染物的应用能力。
2影响因素
2.1时间、活性炭投放量对吸附量的影响
污水所含成分多而复杂，其中里面的农药相比其他杂质更不易处理。这些农药因农业灌溉流入各河流，污染当地水体，直接威胁供水安全。用粉状活性炭吸附敌敌畏、毒死蝉、敌百虫三种有机磷农药，通过控制变量法，分析了活性炭吸附的处理效果。将三种常见农药用粉末活性炭进行吸附实验，时间对吸附效果的影响可分为三个阶段，10~30min期间吸附效果明显，为快速吸附，30~60min为减速吸附，60min后基本达到吸附平衡。同浓度的不同试样随投炭量的增加，吸附量逐渐降低。活性炭对农药的吸附量大小顺序为：毒死蝉>敌敌畏>敌百虫。三种吸附率均达到85%以上，在快速吸附的30min时，吸附率为敌敌畏87.4%，毒死蝉99.2%，敌百虫86%。
2.2温度对吸附量的影响
温度对活性炭的吸附效果有一定的影响。用改性活性炭对含嘧啶醇废水进行吸附实验，废水试样固定pH值为4，体积200mL放至不同温度下，投放同质量同类改性活性炭，搅拌30min后分析可知，温度升高，改性活性炭对嘧啶醇的吸附效果越差。这是由于大部分吸附反应为放热反应，温度越高越不利于吸附反应进行，建议在低温环境下进行吸附。
3吸附机理
吸附是一种发生在两相介面上的表面现象。分子间力，静电引力和化学键力是吸附剂与被吸附物之间的三大作用力，根据力的作用分别形成不同的吸附类型。在吸附工艺中所用到的活性炭为吸附剂，活性炭从污水中吸附农药是属于液-固相吸附。物理吸附为放热过程，是常见的吸附现象。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆影响吸附的因素较多，其中，比较重要的因素包括活性炭性质、生产原料、制备方法、工艺流程、温度、pH值、用量等。虽然活性炭可以吸附多种物质，但因吸附质的性质不同，导致吸附量也不同。这种吸附现象与活性炭的孔结构、表面积密切相关。在研究中考虑了碳吸附剂多孔结构的作用，考虑所选氯苯氧基除草剂的吸附平衡和动力学，并研究了孔隙结构影响水溶液中有机物的吸附过程，同时发现总孔隙度中的微孔隙和中孔隙的相对数量是另一个影响因素。吸附半次或吸附速率系数的分布表明，在多指数方程中慢、快动力学项的相对贡献表明，碳结构和吸附质性质存在差异。活性炭与污水里的农药之间通过化学键作用力，称为化学吸附，是放热过程。它一般在高温环境下进行，需要大量的活化能。化学吸附为选择性吸附，只对某几种特定物质有吸附作用。化学吸附与活性炭的表面化学性质和吸附质的化学性质有关。交换吸附是物质的离子由于静电引力集聚在吸附剂表面上，在吸附过程中进行等量离子交换。离子所带电荷越少，其在吸附剂表面上的吸附力就越弱，反之则强。在污水处理中，活性炭吸附过程往往是这几种吸附现象的综合作用。在实验中常用Langmuir，Freundlich和Temkin等温模型分析平衡吸附数据，用吸附动力学去证实活性炭对污水中农药的吸附。通过化学活化间苯二酚-甲醛干凝胶与活化剂如单乙醇胺，磷酸和氢氧化钾分别合成出三种纳米多孔活性炭干凝胶。研究了活性炭在水溶液中吸附灭多威农药的能力大校发现随着表面积和孔体积的增加，吸附容量急剧增加。他们研究出最适合该实验的Langmuir和Temkin等温线，并采用吸附动力学研究，发现该吸附过程遵循二级动力学模型。计算出的吉布斯自由能的值说明活性炭对灭多威农药的吸附可行，为自发吸热过程。
4紫外光/过氧化氢对药物的降解
防治微污染物的有效屏障是紫外光/过氧化氢过程，在这个过程中有机化合物通过光子碰撞和羟基反应被降解。但是紫外光/过氧化氢过程的去除效率取决于水体的基质，紫外光的过程条件和特定的目标有机化合物。由于药物的分子构造中的很大的可变性，一些物质对紫外光和羟基都非常敏感，而另外一些物质仅仅对其中一种敏感，而有一些对两种都不敏感。大量的药物的降解已经在这个不同条件的紫外光/过氧化氢过程中进行了研究。例如，研究发现：仅仅通过紫外光解作用甲硝唑的降解很小，多色辐射源比单色辐射源引起较高的降解。加入H2O2后药物的降解大大提高，几乎所有的药物都表现出很高的降解性，除了二甲双胍、尼克酸和泛影酸。它们出现了相反的效果：光解作用有最重要的作用，而羟基氧化的作用很校对所有水体类型和实验条件，多色介质压力（MP）灯产生比单色低压（LP）灯更高的降解性。最大的不同在直接光解的情况下被发现，所有的MP灯都表现出比LP灯更高的氧化降解性，尽管差别比直接光解降解少。当应用紫外光和过氧化氢，大多数的药物都被很好的去除。但是，降解速率在不同药物之间的差异很大。例如酮洛芬、强的松、心得乐很好地在紫外光/过氧化氢中被去除，而二甲双胍、环磷酰胺、异环磷酰胺则极少在紫外光/过氧化氢中被去除。
结语
在对污水的处理，尤其是对农药残留的吸附方面，多孔材料的优势明显，其中，活性炭有着得天独厚的优势。影响活性炭吸附效率的因素有很多，彼此间相互影响复杂。往往控制好影响因素，就能收到较好的吸附效果。
参考文献
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论文作者:胡滨
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第21期
论文发表时间:2019/11/26
标签：活性炭论文; 农药论文; 紫外光论文; 过氧化氢论文; 过程论文; 污水论文; 羟基论文; 《中国西部科技》2019年第21期论文;