《基於氧化石墨烯混凝的消毒副產物控制及其機制研究》是依託東北師範大學，由楊武擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於氧化石墨烯混凝的消毒副產物控制及其機制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：楊武
- 依託單位：東北師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目針對常規金屬鹽類混凝劑對消毒副產物前體物去除效率較低的問題，擬選用新型碳基材料——氧化石墨烯（GO）作為混凝劑，以期改善及提高混凝工藝對水中消毒副產物前體物的去除效果。擬通過研究GO混凝過程中絮體粒徑變化、絮體強度、絮體分形維數、電荷特性等明確GO混凝特性；以TOC、濁度、UV254等為指標，研究不同條件（溫度、pH、二價陽離子濃度、靜沉時間、攪拌強度等）下的混凝效果，掌握影響GO混凝的主要因素；通過分子量分布、親疏水性變化、三維螢光光譜分析等手段分析GO混凝對有機物的去除機制；以三鹵甲烷、鹵乙酸、鹵代酮、三氯硝基甲烷、鹵乙腈、亞硝基二甲胺等副產物生成潛能來衡量GO混凝對消毒副產物前體物的控制效果。在上述基礎上，分別選用聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵、硅藻土等與GO聯用，考察聯合作用下的有機物去除特徵、影響因素、消毒副產物控制效果。
結題摘要
本項目採用氧化石墨烯（GO）作為混凝劑，在考察其絮體形成影響的基礎上，分別研究其對腐植酸配水、地表水、藻細胞及藻細胞胞外有機物的去除效率及相應的DBPs控制效果。 200-400 mg/L鈣離子作用時，可以明顯觀察到GO絮體的產生。GO絮體的產生速率、大小及其沉降性能隨pH的升高而增強。相同離子濃度下，鉀、鈉、鎂離子作用產生的絮體大小及沉降性能不及鈣離子，鋁離子作用能產生更大更緊實的GO絮體。網捕作用是GO混凝去除有機物的主要作用，在pH 5-9範圍內GO對腐植酸均具有很好的去除效果。pH對GO去除腐植酸的影響較小，但對其去除地表水中有機物具有很大影響，pH≤5的條件下可獲得最佳的有機物去除效率。初始pH 4-10的地表水經GO處理後的pH穩定在6.3-7.7之間。經GO處理後，水樣的SUVA值略微降低，說明GO對水樣中腐植酸類，疏水性，大分子有機物去除較親水性，小分子有機物的去除能力強。GO能夠有效去除水體中DBPs尤其是鹵乙酸的前體物，最多能夠降低86.5%的三氯乙酸前體物。三維螢光分析表明GO混凝對腐植酸及富里酸類物質具有很好的去除效果，但對蛋白質類物質的去除效果不佳。 採用GO混凝控藻，實驗結果表明，GO對藻細胞有很強的網捕能力。在酸性及中性條件下，可實現對葉綠素a的完全去除，對UV254的去除效率也可達到98.3%，消毒副產物前體物減少了97.5%-100%。鹼性條件下GO與藻細胞間靜電斥力增大，控藻效率明顯降低。硅藻土的投加不會使GO控藻效率發生變化，但會明顯增強絮體的沉降性能，縮短沉降時間，減少絮凝污泥量。GO混凝沉澱對組成藻類胞外有機物（EOM）的有機物也有很好的去除效果，pH＜6時，TOC的去除率能達到61%。GO混凝能夠有效去除EOM中消毒副產物尤其是鹵乙酸的前體物，不添加溴離子時，最多能夠降低90.1%的一氯乙酸前體物，溴離子存在條件下，能夠使三氯乙酸前體物降低91.0%。進一步的分析表明，GO混凝對EOM中含苯環結構，類腐植酸類物質及含C=C雙鍵和C=O雙鍵的芳香族化合物具有一定的去除效果。除能力強。
