[发明专利]水中影响微污染物活性炭吸附的竞争性有机物的确定方法

说明书

本发明涉及水中影响活性炭吸附微污染物的竞争性有机物的确定方法，向水中分2次加入活性炭，分别进行2次活性炭处理；然后比较微污染物在水、纯水中的活性炭吸附去除率，确认水中竞争性背景有机物组分在总体中的占比。本发明克服了传统吸附等温线实验无法确定竞争性背景有机物组分的缺陷，利用异步吸附方法，有效区分水中与微污染物具有竞争性的背景有机物组分及其占比，揭示出不同微污染物所对应竞争性组分及其相对含量；本发明方法成本低，除活性炭之外，无需其他吸附材料，易于操作，实际应用价值高；本发明还可用于评估水处理的活性炭处理之前的预处理工艺的处理效果，优化适合与活性炭工艺联合使用的水处理工艺。

技术领域

本发明涉及环境保护领域，具体而言，本发明涉及一种分离鉴定影响水中活性炭吸附微污染物的竞争性有机物的方法。

背景技术

水中微污染物的赋存会对人体健康造成危害。活性炭吸附是水处理中控制微污染物的主要技术手段之一。微污染物的活性炭去除效率普遍受到水中共存的背景有机物的吸附竞争。水中背景有机物是一类高度复杂的混合物，其来源丰富(如动植物残体的腐殖化产物、水中藻类等浮游生物的代谢产物、人类生产生活中排放的有机物等)，并且在水中可以因化学作用(如水解、生物降解等)进一步转化，故其分子组成极其复杂，且不同水中背景有机物的浓度、特性都存在一定差异。由于水中微污染物通常较低(ng/L–μg/L)，天然水(城市污水)中背景有机物含量较高(mg/L)，因此背景有机物通过炭孔堵塞和吸附位点的直接竞争可以显著降低天然水(或城市污水)中微污染物的活性炭吸附去除效率。

不同分子性质的背景有机物具有不同的吸附竞争能力，一般认为低分子量、高疏水性的中性物质是背景有机物主要竞争组分的重要特征，但目前为止，尚未实现对具有竞争吸附能力的背景有机物组分的完全分离，从而为其进一步的表征工作和针对背景有机物中竞争性组分控制技术(如高级氧化或膜分离等技术)的开发带来困难。

吸附等温线试验是一类同步吸附方法。通过调整活性炭投量，背景有机物与微污染物同时暴露于活性炭表面，是评估微污染物吸附效能及背景有机物竞争最常用的方法。然而，由于其同步暴露的特点，竞争性最强的背景有机物在每个炭投量点均具有限制微污染物吸附的能力，而对于一些吸附能力弱的背景有机物组分，其是否具有竞争性是难以分辨的。

本发明针对传统吸附等温线实验无法辨析竞争性背景有机物组分的缺陷，利用异步吸附的方法，先对水中背景有机物基于其活性炭吸附能力进行分级，然后再测试剩余背景有机物对微污染物活性炭吸附的竞争能力，从而可以在背景有机物中成功分离出，其中对微污染物的活性炭吸附过程具有竞争能力的组分。该技术具有成本低，吸附剂除活性炭之外，无需其他吸附材料，且易于操作，具有较高的应用价值。

发明内容

本发明的目的是针对现有活性炭吸附等温线实验无法辨析竞争性背景有机物组分，对于吸附能力弱的背景有机物组分难以分辨其是否具有竞争性的技术缺陷，提供一种水中影响活性炭吸附微污染物的竞争性有机物的确定方法，本发明利用异步活性炭吸附方法，区分水中与微污染物具有竞争性与非竞争性的背景有机物组分及其占比含量，可以用于揭示不同微污染物所对应的不同竞争性组分及其含量；可以揭示相同微污染物在不同天然水(或城市污水)中所对应的竞争性组分及其含量；本发明方法成本低，吸附剂除活性炭之外，无需其他吸附材料，且易于操作，具有较高的应用价值；而且本发明还可用于评估水处理的活性炭处理之前的预处理工艺的处理效果，优化适合与活性炭工艺联合使用的水处理工艺。

为实现本发明的目的，本发明提供一种水中影响活性炭吸附微污染物的竞争性有机物的确定方法，包括向水中分2次加入活性炭，对水分别进行2次活性炭吸附处理；然后比较微污染物在纯水中，与在经过第1次活性炭处理后的水中的活性炭吸附去除率；微污染物在经过第1次活性炭处理后水中的活性炭吸附去除率大于等于在纯水中的活性炭吸附去除率时，即可确认在第1次活性炭吸附处理时，相应活性炭投加浓度下的被活性炭吸附的背景有机物为该微污染物的竞争性背景有机物；相应溶解性有机碳去除率为水中影响活性炭吸附该微污染物的竞争吸附有机物占比。