文 献 综 述

1 研究意义

众所周知，水污染的情况与工业废水、城镇生活污水排放密切相关。随着经济发展，我国的废水排放总量呈上升趋势，对污水治理的需求不断提升。对污水治理的深切担忧，加强水污染防范与城镇污水治理被列为”十三五”期间环境治理的重点内容。在一些通俗治理技术的基础上，活性炭的吸附功效自60年代开始已被应用与废水处理。而磁能影响水的表面张力、粘度、结构^[6]且能提高COD 去除率^[3]，所以将磁化技术引入活性炭进行污水处理的成为了新的研究课题。此论文志在研究活性炭经过不同强度的磁化作用以及化学改性后对于污水中的氮、磷离子的吸附作用。

2 改性活性炭处理废水的研究进展

目前世界上处理有机废水的方法很多，例如生物处理法、物理处理法、物理化学处理法和化学处理法等。这几种处理法的作用机理不尽相同，因此在吸附效果、可应用范围以及操作成本上上存在一定差异。吸附属于物理化学处理法中的一种。将活性炭应用于净化水已有六十多年的历史，真正应用于废水的处理大约在1960年之后^[4]。在六十年代左右，在世界范围内，工业迅速发展，多国工业化程度逐步提高，同时这就带来了不可避免的工业污染。工业废水具有毒性强、难以生物降解等特点，与此同时，活性炭就因其对于这些污染物的有效去除被应用于废水处理。1965年，第一座具有相当规模的，可用于生产的活性炭废水高级装置坐落在了美国。在1972年，在曝气池中投加粉末状活性炭的处理方法研发出世。而我国在1976年，建成了第一座活性炭高级处理装置，用于处理炼油废水。从七十年代开始，我国就一直致力于研究活性炭对于废水处理的应用。

用活性炭处理废水是废水吸附处理法中的一种,活性炭是一种常用的吸附剂，为黑色多孔固体，孔隙结构发达，具有巨大的比表面积，一般可高达1000～3000m²#183;g^-1 ，对气体、溶液中的无机或有机物质及胶体颗粒等都有很强的吸附能力^[8]。该方法是利用活性炭的物理吸附性、化学吸附性、氧化、催化氧化和还原等性能去除废水中多种污染物，如氮、磷及一些重金属离子^[7]。活性炭具有的强吸附性是由其表面物理结构特性，以及表面化学特性共同决定的。活性炭的表面物理结构特性改性是指在活性炭材料的制备过程中通过物理或者化学的方法来增加活性炭材料的比表面积，调整活性炭的微粒孔径大小及分布，从而改变活性炭的表面物理结构特性^[1]。

2.1 化学吸附

活性炭的吸附特性不仅取决于它的孔隙结构，同时取决于它的表面化学性质，表面化学性质决定了活性炭的化学吸附^[11]。一直以来，物理处理、化学处理以及物理化学处理对活性炭物理结构的探究都是人们研究的重点，然而对于其表面化学特性的改性，则在上个世界末才受到人们的关注利用强氧化剂在适当的温度下对活性炭表面的官能团进行氧化处理，从而提高表面的酸性含氧基团的含量^[19]。如羧基、酚羟基、酯基等，表面零势点的pH降低，同时增强了表面的极性，一方面活性炭和水的亲和力增大了，另一方面活性炭对极性有机物的亲和力也增大了^[10]。因此对活性炭表面化学结构进行化学改性，使其吸附具有更高的选择性具有重要的意义。

2.2 氧化改性

对活性炭进行改性可以使活性炭性能更优良，对于废水的吸附功效更好。通常有表面氧化、表面还原、负载金属改性。表面氧化改性是指利用合适的氧化剂在适当的温度下对活性炭材料表面的官能团进行氧化处理，从而提高材料表面含氧官能团的含量，增强材料表面的亲水性。常用的氧化剂主要有HNO₃、HClO和H₂O₂ 等。活性炭材料作为一种特殊的材料载体，不仅因为其具有很大的比表面积、规则的孔径分布，以及丰富的表面官能团，而且由于活性炭材料具有很好的物理化学稳定性，通常可以和贵金属等浸渍，予以考虑。本次实验主要对活性炭进行表面氧化改性和磁改性，以达到优化活性炭结构的目的。