Advanced Water Treatment Technology by Super-powdered Adsorbent

先进的超粉吸附剂水处理技术

基本信息

批准号：
19360235
负责人：
MATSUI Yoshihiko
金额：
$ 12.48万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

市販の粉末活性炭(Powdered activated carbon, PAC)を微粉砕し粒径が1μm以下のサブミクロン粒度の微粉炭(Suoper-powdered activated carbon, S-PAC)を製造し, 臭気物質ジェオスミンや2-メチルイソボルネオール(2-MIB), 自然由来有機物質(NOM)の吸着性, セラミック膜ろ過の吸着前処理として用いた際のそれらの除去性, および微粉炭添加が膜ろ過のろ過性に及ぼす影響について検討した. その結果, サブミクロン粒度まで微小化した微粉炭は, 少添加量, 短時間で吸着が進行し, 市販粉末活性炭に比べて, NOM やジェオスミン, 2-MIB の除去性が格段に優れていることが分かった. さらにNOM の吸着除去性の向上には, 吸着容量の増加によるものであることを見出した. 特に, NOM の中でもSUVA 値が高いフミン質的なNOM において吸着量の増加が顕著に見られた. 活性炭の微粉砕の前後で活性炭内部の細孔分布・容量に変化が見られず, 吸着容量の増加は, 高分子モデル物質ポリスチレンスルホン酸(PSS)では見られ, より分子量の大きいポリエチレングリコール(PEG)では見られないことから, 吸着容量増加は吸着質の化学的な性質が関与していると推定された. ジェオスミンを対象に微粉炭に対する吸着速度をhomogeneous surface diffusion model (HSDM)とbranched pore kinetic model (BPKM)で解析したところ, 活性炭粒子の微粒度化に伴い, 吸着除去速度の律速段階が, 粒子内のマクロ孔やメソ孔を通じた半径方向の拡散から, ローカルなミクロ孔の拡散へ移行することがわかった. そのためHSDM では見かけ上拡散係数が減少することになる. 微粉炭の粒度と吸着除去性の関連をBPKMで検討し, 除去対象をジェオスミンに想定した場合の最適粒径は1μm付近であり, 1μm以下まで粉砕しても除去効率の向上はあまりないことがわかった. 微粒度化は市販の木質, ヤシ殻, 石炭系のすべての活性炭で有効であることも確認した.膜の前処理としての微粉炭の添加は, 薬品洗浄までの長期的膜間差圧上昇のみならず逆洗浄までの短期的膜間差圧上昇の抑制にも効果的なことが分かった. この理由は微粉炭添加により膜ファウリング物質が活性炭へ吸着されるためと, 微粉炭添加により粒子間の衝突頻度が高まりさらに凝集剤消費物質であるNOMが予め吸着除去されるためにより大きな透水性の高いフロック粒子が形成されるためであることを明らかにした.

我们已经研究了有气味物质的吸附特性，地球素和2-甲基异位醇（2-MIB），天然有机物质（NOM），当用作陶瓷膜过滤的预吸附处理时，其去除特性以及粉酸盐对膜滤膜的效果。结果，已将粉碎的煤粉碎成粉状的颗粒大小，吸附在短时间内进行，并添加少量的粉状煤，并且与市售可用的活化活化的碳相比，吸附在短时间内进行。发现NOM的吸附去吸附性能显着出色。此外，发现NOM的吸附性能是由于吸附能力的增加所致。特别是，在NOMS中，在具有较高SUVA值的腐殖质NOM中，吸附量显着增加。活性碳细化之前和之后，活化碳内部的孔分布和能力没有变化，并且在聚合物模型材料材料聚苯乙烯磺酸（PSS）中观察到吸附能力，而不是在聚乙烯甘油（PEG）中观察到具有较大的分子重量的聚乙烯甘油（PEG）中，因此估计了ADSORSOR的特性。使用均匀的表面扩散模型（HSDM）和分支孔动力学模型（BPKM）分析粉状碳的吸附速率。随着活化碳颗粒的颗粒大小，发现吸附去除速率的限速步骤从径向扩散到粒子内的大孔和中孔转移到局部微孔的扩散。因此，在HSDM中降低了明显的扩散系数。我们研究了使用BPKM粉状煤的粒径与吸附去除特性之间的关系，当我们假设去除目标是地球素时，最佳粒径为1μm，即使我们将其磨损至1μm或更少，也没有太大的改善。我们还证实，细晶粒尺寸对于商用木材，棕榈壳和煤炭材料中的所有活性碳有效。添加粉碎的煤作为膜的预处理不仅有效，不仅可以在化学清洁之前长期增加层间压力，而且还可以抑制层间压力的短期增加直至进行反冲洗。这样做的原因是，添加粉碎的煤炭吸附膜结垢物质到活化的碳上，而添加粉碎的煤会增加颗粒之间的碰撞频率，而添加NOM的添加是一种凝结的消耗物质，可以提前吸收更大的，更大的水，可渗出的较大的可渗透泡沫颗粒。