三种吸附剂去除水体土霉异味的比较研究-土霉味.docx

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三种吸附剂去除水体土霉异味的比较研究

土霉味

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论文导读:：能有效地吸附水体中的异味物质[6]。土霉味是饮用水中经常被市民投诉的问题之一。粉煤灰和膨润土等材料由于来源充足。粉煤灰来自湖北省武汉市青山热电厂。高锰酸钾复合药剂去除效率最差。包括粉末活性炭(PAC)和颗粒活性炭(GAC)。

关键词：吸附，土霉味，膨润土，粉煤灰，高锰酸钾复合药剂，粉末活性炭

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水体异味问题是常见的水环境问题之一。土霉味是饮用水中经常被市民投诉的问题之一。在引起水体土霉味问题的化学物质中，以土腥素(trans-1,10-dimethyl-trans-9-decalol，geosmin)和2-甲基异莰醇(2-methylisoborneol，MIB)最为常见且最难以去除。人的嗅觉对其极为敏感，只要水中含有痕量的geosmin和MIB便能感觉，其被人感知的阈值分别大约为4ng·L-1和10ng·L-1。

常规水处理工艺，例如混凝、沉淀和过滤等，都不能有效地除去饮用水中的土霉味[1]，曝气也只能去除部分异味。近些年来，已开展了一些饮用水及湖泊的异味控制和去除方法

资助基金：国家重点基础研究发展计划资助项目(2008CB418101,2008CB418006)；国家自然科学基金资助项目U0833604)；中国科学院知识创新工程青年人才领域前沿项目。

研究，主要有活性炭吸附、化学氧化[2-3]、光催化氧化[4]和生物降解[5]等。使用化学氧化法对饮用水中异味去除有很多报道土霉味，但使用化学氧化处理饮用水异味不仅增加了处理费用，而且不同氧化剂去除效果也有差异,同时原水中的其他有机物或者藻类会与氧化剂反应,容易产生消毒副产物。光催化氧化和微生物降解MIB和geosmin在实验室获得了成功，但目前难以在水处理工业大规模应用。活性炭，包括粉末活性炭(PAC)和颗粒活性炭(GAC)，能有效地吸附水体中的异味物质[6]，但是使用活性炭处理饮用水异味成本很高。

因此，很有必要研制新的适用于水处理工业的土霉味去除的低成本吸附剂。粉煤灰和膨润土等材料由于来源充足，具有使用方便、成本低等特点，近年来在环境方面有很多应用，例如，吸附金属离子、酚类化合物、杀虫剂和有机染料等，但作为吸附剂在去除水体土霉异味方面报道甚少。本研究用粉煤灰和膨润土活化后作为吸附剂吸附土霉异味MIB和geosmin，并与高锰酸钾复合药剂和粉末活性炭吸附土霉异味的效果进行比较。

2．材料与方法

2.1实验材料

实验中的MIB和geosmin来自放线菌培养液。该放线菌分离于武汉市莲花湖，能够同时产MIB和geosmin[7]。MIB和geosmin含量分别为106±4μg·L-1和180±2μg·L-1。放线菌培养方法见文献[7]期刊网。将放线菌培养液用0.22μm膜（Millipore）过滤，4℃保存。

粉煤灰来自湖北省武汉市青山热电厂。粗膨润土来自湖北省鄂州市梁子湖区沼山膨润土有限责任公司。粉末活性炭（PAC）购自湖北盛世环保科技公司，为木质活性炭。高锰酸钾复合药剂由郑州绿水源科技有限公司生产。

2.2实验仪器

XRD分析仪（RigakuD/MAX-IIIA，日本理学)；比表面孔径分析仪（COULTERSA3100，BeckmanCoulter，美国）；气相色谱仪（GC17AATFW-V3，Shimadzu，日本），色谱柱为DB-5,5％苯甲基聚硅氧烷弹性石英毛细管柱(30m×0.25mm×ID0.25μmfilm)；pHS-3型离子酸度计，上海雷磁。

2.3实验方法

2.3.1膨润土粉煤灰混合吸附剂的制备

将膨润土粉碎土霉味，膨润土和粉煤灰过200目筛;将膨润土加入20%（质量比）硫酸中搅拌30min，再加入一定量的粉煤灰，继续搅拌30min，得到混合物。将混合物进行过滤，超纯水洗涤至中性，干燥获得混合吸附剂。

2.3.2吸附剂去除土霉味实验

准确称量一定量的吸附剂加入到250mL锥形瓶中，加入100mL含有放线菌培养液的超纯水，MIB和geosmin浓度为50-250ng·L-1,加入适量吸附剂，用PTFE膜封口，25℃（±1℃）搅拌60min后离心，取上清液进行分析,计算吸附效率。

2.3.3MIB和geosmin分析

水体MIB和geosmin的提取与测定采用顶空固相微萃取-气相色谱法（HSPME-GC-FID）[8]。首先在125mL萃取瓶（Supelco,Sigma-Aldrich公司，美国）中加入一个微型磁转子，然后加入适量的离心上清液，加入约30%（质量比）的NaCl，立即用带有聚四氟乙烯（PTFE）涂层的硅橡胶垫的瓶盖（Supelco,Sigma-Aldrich公司，美国）密封。将萃取瓶放入60℃的恒温水