摘 要：以扬州第四水厂的沉淀后出水作为原水，模拟突发铬污染，通过投加碳基高价银分子晶体电池进行应急处理的实验研究。实验结果表明：碳基高价银分子晶体电池对铬的吸附在30min内能达到88.2%的吸附容量;碳基高价银分子晶体电池对铬的吸附符合Langmuir吸附模式;溶液pH大于5时，吸附几乎为0;对进水浓度小于0.75mg/L的铬污染水样，接触时间5min以内便能使出水中铬的浓度达到生活饮用水标准的限值0.05 mg/L。

　　关键词：碳基高价银分子晶体电池[1] 活性炭滤柱 铬污染水 应急处理

　　中图分类号：X522

　　Abstract: The fourth water treatment plant in Yangzhou, after precipitation of water as raw water to simulate sudden chromium pollution, by dosing Carbon-based high-priced silver molecular crystal cell emergency treatment experiments. The results show that: the chromium adsorbed by Carbon-based high-priced silver molecular crystal cell on 30min can be able to reach 88.2% of the absorption capacity; the chromium adsorbed by Carbon-based high-priced silver molecular crystal cell in line with Langmuir adsorption model; solution pH greater than 5, adsorption is almost 0; the concentrations of chromium pollution water samples which less than 0.75mg/L within 5min contact time will be able to less than the water concentration of chromium in drinking water standards of living of the limits of 0.05 mg/L.

　　Key words: Carbon-based high-priced silver molecular crystal cell Activated carbon filtration column Cr-polluted water emergency treatment

　　近年来，随着我国工业化程度的不断提高，水源突发性污染事件频繁出现，给城市供水安全构成严重威胁。由于突发污染时间短浓度大，自来水厂常规处理工艺难以去除，因此，针对多种突发污染物的应急处理技术的研究成为热点。

　　铬的化合物中，以Cr(VI)的毒性最大[2]，据相关研究结果，Cr(VI)可引发各类皮肤反应和粘膜溃疡，鼻中隔穿孔，过敏性哮喘，支气管癌，肺癌及肝、肾等的损害。因此，Cr(VI)被列为对人危害最大的六种物质之一，也是国际公认的三种致癌金属物质之一[3]。《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中规定六价铬的限值为0.05mg/L。

　　活性炭吸附是目前应急处理中最可行有效的方法之一[4]，但活性炭种类很多，处理的效果各不相同。本实验采用碳基高价银分子晶体电池来处理铬污染水样，并用椰壳活性炭作为比较实验。碳基高价银分子晶体电池是在椰壳活性炭表面吸附了大量的纳米级Ag颗粒，组成具有活性电子的反磁性晶体，能有效吸附去除污染水中的有机物、重金属等。

　　1 材料与方法

　　1.1 材料

　　(1)实验水样的配置

　　原水样采自扬州第四水厂的沉淀后出水，用重铬酸钾(优级纯)配置铬标准贮备液，实验前向原水中加入铬标准储备液，模拟突发污染事件时的水质，配制成不同浓度的受污染水样供实验使用。

　　(2)椰壳碳特性

　　本实验购买的椰壳活性炭特性见表1。

　　表1椰壳活性炭的主要特性参数 物理、化学性能指标 数值 碘值(mg/g) 900—1100 比表面积(m2/g) 1100 总孔容积(cm3/g) ≤0.9 苯酚吸附率(mg/g) 150 强度 ≤95% P (3)碳基高价银分子晶体电池特性

　　制备方法：将椰壳活性炭进行筛选后，用稀H2O2对其表面进行清洗和化学处理，在不断翻滚搅拌下喷洒一定量的硝酸银溶液，在40～65℃烘15～30分钟后，喷洒过量的过硫酸钠(钾)溶液，在65℃～100℃温度下反应15～30分钟，用清水冲洗4次以除去杂质，105℃烘干备用。

　　结构特征：由透射电镜分析结果得知，活性炭表面吸附了大量的Ag，吸附Ag的颗粒尺寸约20nm，而Ag的吸附层厚约1 um左右。通过对碳基高价银分子晶体电池进行X射线光电分析得知，被吸附的银经氧化形成由2个Ag(I)和2个Ag(Ш)与4个氧原子形成的四氧化四银分子晶体，构成纳米级晶体电池。

　　1.2 实验方法与装置

　　(1)静态烧杯实验

　　1) 吸附动力学过程：取8个250ml磨砂口三角烧瓶，每个瓶中加入0.5 g碳基高价银分子晶体电池，再加入100ml 浓度为0.5mg/L的铬污染水样，pH值调为3.5，置入恒温水浴振荡器中，以160r/min进行振荡，10min后取出1个瓶，静置后吸取10ml上清液，测定铬的浓度，同样方式，20min、30min等(见图1)后各取1个瓶测定铬的浓度。同时，另取8个250ml磨砂口三角烧瓶，每个瓶加入0.5g椰壳活性炭，同样条件做对比实验。

　　2)吸附等温线实验过程：取12个250ml磨砂口三角烧瓶，分成两组，第一组瓶中加入0.1g碳基高价银分子晶体电池，第二组瓶中加入0.1g 椰壳活性炭，pH值均调为3.5。向第一组瓶中各加入100ml铬污染水，浓度分别为2mg/L、4 mg/L、5 mg/L、7 mg/L、8 mg/L、10 mg/L，向第二组瓶中各加入100ml铬污染水，浓度分别为0.25mg/L、0.5 mg/L、1 mg/L、1.5 mg/L、2 mg/L、2.5 mg/L。在25℃恒温水浴振荡器中，以160r/min振荡24h，保证吸附充分后，取出各瓶，静置后吸取10ml上清液，测定各瓶中铬的浓度。

　　3)pH实验过程：取12个250ml磨砂口三角烧瓶，分成两组，向第一组瓶中加入0.5g碳基高价银分子晶体电池，第二组瓶中加入0.5g椰壳活性炭，再分别加入100ml 浓度为0.5mg/L的铬污染水样，用盐酸调节溶液pH值，每组瓶中pH分别调为1、2、3、4、5、6。置入恒温水浴振荡器中，以160r/min震荡40min后，取出各瓶，静置后吸取10ml上清液，测定各瓶中铬的浓度。

　　(2)动态过滤实验

　　实验装置：采用两根长1m，直径4mm的有机玻璃柱，分别装入碳基高价银分子晶体电池和椰壳活性炭，并在10cm、20cm、30cm滤层厚度处设取样口。

　　为比较两种滤柱对铬的去除效果，按不同超标倍数配制5种进水浓度，分别为0.15mg/L、0.25mg/L、0.35mg/L、0.5mg/L、0.75mg/L。控制滤速，在不同滤层厚度(10cm、20cm、30cm)处取出水样，测定出水中铬的浓度。

　　(3)测试方法与主要设备

　　铬的测试方法：二苯碳酰二肼分光光度法。

　　主要仪器：Spectrum 752型紫外可见分光光度计、pH计。

　　2 结果与讨论

　　2.1 碳基高价银分子晶体电池和椰壳活性炭对铬的吸附性能

　　(1)吸附动力学

　　结果见图1。虚线为椰壳活性炭对铬的动力学吸附，实线为碳基高价银分子晶体电池对铬的动力学吸附。

　　图1 两种炭对铬的动力学吸附

　　Figure 1 two kinds of carbon on the adsorption kinetics of chromium

　　由图1可以看出，两种活性炭对铬的吸附速度都是渐减的过程。碳基高价银分子晶体电池在吸附初期对铬的吸附速率很大，水样中铬的浓度迅速下降。特别是前10min的吸附速度最快，吸附量占总吸附量的58.7%，之后吸附速度逐渐变慢，吸附30min时，吸附量可达总吸附量的88.2%，基本达到吸附平衡状态。继续延长吸附时间，出水铬浓度下降趋势变缓，吸附容量增加很少，3h后基本达到吸附饱和。椰壳活性炭对铬的吸附趋势基本与碳基高价银分子晶体电池类似，但吸附量远远不及碳基高价银分子晶体电池，当吸附时间为30min时，吸附量仅为碳基高价银分子晶体电池的1/3。

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