生物质炭-沸石复合材料对微污染水中氨氮及DBPs前驱物的去除性能开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

1.本课题的意义：近年来，水源水污染问题日益严重，且呈发展趋势。由于水源水受到污染，水体中的氨氮及消毒副产物（dbps）前驱物浓度升高，而常规水处理工艺很难使水质达到饮用水标准，可能造成饮用水中亚硝酸盐以及dbps浓度升高，严重威胁着饮用水的水质安全和人体健康。因沸石具有廉价、易得和对氨氮的高选择吸附性，以及生物质炭具有经济、安全和高效等优点，近年来均被广泛关注，利用沸石或生物炭对氨氮、水体中dbps前驱物等单一污染物的吸附研究已取得诸多进展，但将上述两种材料结合起来并用于同步去除微污染水中氨氮及dbps前驱物的去除研究却鲜有报道，亟待研究探讨。本研究通过结合改性沸石和生物炭制备成复合沸石，探究各因素对复合沸石去除微污染水源水中氨氮及dbps前驱物效果的影响，为实际微污染水源水的治理提供理论依据及实践基础。

2.国内外研究概况：微污染水源水是指受到生活污水、工业污水和农业污水污染，其中部分水质指标超过《地表水环境质量标准》(gb3838-2002)中iii类水体规定标准的饮用水源水。目前国内外对去除微污染水中氨氮及dbps前驱物的研究大致如下：

（1）吸附处理技术：主要是利用吸附剂的吸附特性去除微污染水源水中的有机物，常见的吸附剂有黏土、硅藻土、沸石、活性炭等。沸石微孔分布均匀，孔径微小，和常规物质的分子大小相当，可以用作分子筛。与其他多孔物质相比，沸石又具有很大比表面积的优点，仅次于活性炭。目前，国内外研究者已对天然沸石及改性沸石吸附氨氮作了较多的研究，并对它在微污染水源水处理中的应用进行了生产性实验，建成了一定生产规模的处理厂。而活性炭更是作为目前去除水中有机物的首选吸附剂，其来源广泛，比表面积大，对微污染水中色、嗅和dbps前驱物等具有良好的吸附效果，主要用于饮用水的深度处理，能够有效地去除水中合成有机物、三卤甲烷（thms）和卤乙酸（haas）。虽然粉末状活性炭处理有机物时效果很好，但由于其回收困难，目前已很少使用。在实际工程中，为了增加活性炭的使用寿命，以及能同步去除氨氮等极性分子，可将沸石和活性炭联合使用。

2. 研究的基本内容和问题

1.研究的目标：采用改性沸石结合生物炭制备出一种能同步去除微污染水源水中氨氮和DBPs前驱物的复合吸附材料（复合沸石），通过表征其物化特性，初步分析该复合材料的吸附机理。探究各因素对复合沸石吸附氨氮及DBPs前驱物性能的影响，得出复合沸石同步去除氨氮和DBPs前驱物的最佳反应条件。在模拟微污染水源水的基础上，开展了实际微污染水实验，通过比较前后DBPs产生情况，验证复合沸石去除DBPs前驱物的效果，从而为实际微污染源水治理工程提供理论依据和设计基础数据。

2.研究的内容：（1）通过比较盐改性沸石和微波改性沸石的吸附性能，优化出沸石最佳改性方法及条件，将该改性沸石结合粉状生物炭制备成一种复合吸附材料（复合沸石），通过生物炭投加量的不同，比较得出复合沸石的最优制备方法，初步探求其吸附性能。（2）对氨氮、DBPs前驱物单一污染和混合污染（指氨氮与某一种DBPs前驱物混合污染）时分别开展实验。通过批量平衡实验，研究复合沸石在不同温度、初始pH值、初始污染物浓度、沸石投加量和不同吸附时间等条件下对污染物的吸附性能，优化出复合沸石的最佳吸附条件。（3）在人工配水的基础上开展实际微污染水实验，包括COD_Mn、氨氮、DBPs前驱物、浊度等指标的去除结果，重点分析了氨氮和DBPs前驱物的去除性能，并对处理前和处理后水进行氯化消毒实验，通过比较前后DBPs产生情况，验证复合沸石去除DBPs前驱物的效果。

3. 研究的方法与方案

1.研究方法：

（1）目标污染物

本实验拟对氨氮、dbps前驱物单一污染和混合污染时分别开展实验。实验设置目标污染物为：氨氮（nh₃-n）、腐植酸（ha）、富里酸（fa）、色氨酸（trp）、氨氮 腐植酸（nh₃-n ha）、氨氮 富里酸（nh₃-n fa）、氨氮 色氨酸（nh₃-n trp）。

4. 研究创新点

（1）与传统的单一吸附剂相比，本论文创新研究了将多孔性物质改性沸石和生物炭联用，取长补短，探讨其用于同步去除微污染水中氨氮和DBPs前驱物的去除效果，有效弥补了单一吸附剂无法应对实际微污染水复杂水质的缺点。

（2）本实验对微污染水中主要潜在污染物氨氮和DBPs前驱物单一污染和混合污染时分别进行了研究，针对实际水体中错综复杂的水质特点，譬如氨氮和腐植酸、富里酸和色氨酸混合污染时，氨氮与前驱物之间的竞争作用抑制了氨氮和前驱物的去除效果。提升了其在实际微污染水中的应用价值，并为净水工程设计提供了参数依据。

5. 研究计划与进展

3月1日--3月15日：查阅文献,设计实验方案，拟定实验计划。

3月16日-3月21日：复合沸石的制备。

3月22日-4月7日：复合沸石对模拟微污染水的处理研究。