饮用水源地突发六价铬污染的吸附应急处理研究

刘学卿　丁文婧　郭　蕾

（1镇江市环境监测中心站江苏镇江2120002江苏省水文水资源勘测局扬州分局江苏扬州225000）

饮用水源地突发六价铬污染的吸附应急处理研究

刘学卿1丁文婧2郭蕾1

（1镇江市环境监测中心站江苏镇江2120002江苏省水文水资源勘测局扬州分局江苏扬州225000）

以镇江市征润州水源地突发六价铬污染为背景，研究了活性炭吸附工艺对不同超标倍数下六价铬污染的应急处理效果。实验结果表明：在5℃、15℃、25℃三个温度下，PAC对超标10倍的六价铬1h就能达到吸附平衡，且去除率达到80%左右；而对超标30倍和50倍的六价铬，随着温度的升高，吸附平衡时间延长，去除率下降。PAC对六价铬的吸附去除率先随着振荡速度的增大而增大，在90r/min时达到最大，但随着振荡速度的继续增大，去除率又开始下降。Freundlich和Langmuir等温吸附模型可以很好的拟合PAC对六价铬的吸附规律。通过实验室小试研究，为可能突发的铅污染事故应急处理提供了技术支持。

突发污染；六价铬；吸附；应急处理；粉末活性炭

城市水源地污染，正严重威胁着城市供水系统安全，已成为我国当前重大的社会公害。如何快速、有效地处理水源地突发性水污染事故已成为亟待解决的问题[1]。重金属是环境中普遍存在的一类污染物，具有高稳定性、难降解性、可累积性和毒性等特点。六价铬具有显著的致癌、致突变作用[2]。目前，关于处理含铬废水的研究很多，但涉及处理饮用水源地突发铬污染的研究却很少，本研究旨在为镇江征润州水源地突发六价铬污染提供基础数据。实验采用常见吸附剂——粉末活性炭（PAC）吸附处理六价铬污染。活性炭以其比表面积大、吸附速率快等优点已被视为处理各类突发污染的首选吸附剂[3]。

1　实验部分

1.1仪器

721可见分光光度计（上海欣茂仪器公司）；FA2004N电子天平（上海精密科学仪器有限公司）；PHS—3C型精密pH计（上海精密科学仪器有限公司）；SHA-C恒温振荡器（常州国华电器有限公司）。

1.2材料

粉末活性炭（竹炭，粒径0.75mm，比表面积1000m2/g）；重铬酸钾、二苯碳酰二肼、丙酮、硫酸、磷酸、氢氧化钠、盐酸均为分析纯。

1.3实验方法

称取一定量PAC置于250mL碘量瓶中，加入100 mL重铬酸钾溶液，在恒温水浴振荡器中振荡一定时间。反应后过滤，采用二苯碳酰二肼分光光度法测定剩余溶液中的Cr(VI)浓度。

2　结果与讨论

2.1PAC对六价铬的吸附速率曲线

用蒸馏水配制0.5mg/L（超标10倍，根据《地表水环境质量标准》III类水质标准）、1.5 mg/L（超标30倍）、2.5 mg/L（超标50倍）六价铬溶液（pH=5.8），投加0.05g粉末活性炭，在90r/min的振荡速度下考察5℃（代表水源地冬季水体温度）、15℃（代表春、秋季水体温度）、25℃（代表夏季水体温度）三个温度下PAC对六价铬的吸附平衡时间。

图1　5℃下PAC对六价铬的吸附速率曲线

图2　15℃下PAC对Cr(VI)的吸附速率曲线

图3　25℃下PAC对六价铬的吸附速率曲线

由图1、2、3可知，在三个温度下，PAC对超标10倍（0.5mg/L）的六价铬1h就能达到吸附平衡，且去除率达到80%左右；而对超标30倍（1.5mg/L）、50倍（2.5mg/L）的六价铬而言，随着温度的升高，吸附平衡时间延长，去除率下降。5℃时，吸附1.5mg/L、2.5mg/L的六价铬分别需要4h、5h，去除率分别为71.13%和60.8%；而15℃、25℃时，平衡分别需要达到5h、6h，在25℃时，对1.5mg/L、2.5mg/L六价铬的去除率下降至64.4%、49.88%。由分析可知，在春秋季和夏季应急处理高超标倍数的突发六价铬污染时，可通过加大PAC投加量来缩短吸附时间和提高吸附去除率。

2.2振荡速度对吸附效果的影响

图4　振荡速度的影响

PAC对六价铬的吸附去除率先随着振荡速度的增大而增大，在90r/min时达到最大，但随着振荡速度的继续增大，去除率又开始下降。主要是因为为提高振荡速度，加速了溶液中离子的运动，有利于六价铬向固液界面扩散；但随着振荡速度的继续，PAC表面吸附Cr(VI)的会产生脱附现象，使得去除率下降。

2.3吸附等温线的测定

实验条件：t=6h，W=0.05g，pH=5.8，振荡速度90r/min

图5不同温度PAC对六价铬的吸附等温线Freundlich等温模型线性表达式为：

图6　Freundlich等温吸附模型拟合结果

表1　Freundlich等温吸附模型拟合结果

Langmuir等温吸附模型的线性数学表达式[9]为：

图7　Langmuir等温吸附模型拟合结果

表2　Langmuir等温吸附模型线性拟合结果

由表1、2可见，Freundlich和Langmuir等温吸附模型可以很好的拟合PAC对六价铬的吸附规律。

[1]阮仁良,张勇.黄浦江上游水源地突发性水污染事故应急处置预案探讨[J].上海水务,2006,22(3):1-4.

[2]张勇,徐启新,杨凯,等.城市水源地突发性水污染事件研究述评[J].环境污染治理技术与设备,2006,7(12):421-424.

[3]王新刚,刘学卿,陈芳艳,等.粉末活性炭应急处理原水中镉突发污染的研究[J].水处理技术,2011,37(7).

刘学卿（1985—），女，江苏镇江，工程师，从事环境监测工作。