Removal of Pollutants Accumulating on the Surface of the Active Carbon Used in Drinking Water Treatment

Abstract

W pracy przedyskutowano i przeanalizowano skuteczność różnych metod usuwania zanieczyszczeń, które nagromadziły się na powierzchni granulowanego węgla aktywnego stosowanego do oczyszczania wody. Badania były prowadzone na próbce zużytego węgla pobranego ze złoża filtracyjnego, przez które przepłynęło 8,93 mln m3 wody. Testowano następujące metody: przepuszczanie różnych objętości wody destylowanej i rozcieńczonego kwasu azotowego przez kolumny ze zużytym węglem, ultradźwiękowe odmywanie zanieczyszczeń etanolem, ekstrakcja nadkrytycznym dwutlenkiem węgla zawierającym etanol, termiczne traktowanie w próżni w różnych temperaturach. Pole powierzchni właściwej (BET) oraz objętości mikro- i mezoporów węgla wyznaczono dla każdej próbki na podstawie niskotemperaturowej (77,4 K) izotermy adsorpcji azotu. Dla każdej próbki węgla wyznaczono także liczbę jodową, pH zawiesiny węgla w roztworze NaCl, zawartość popiołu i ubytek masy podczas ogrzewania w temperaturach 150÷600 st.C. Wykonano też zdjęcia próbek węgla skaningowym mikroskopem elektronowym. Zarejestrowano cykliczne krzywe woltamperometryczne dla każdej próbki węgla, stosując technikę proszkowych elektrod węglowych z jonami żelaza(III) w kwaśnym roztworze jako depolaryzatorem.Different methods of removing the various pollutants that accumulate on the surface of extruded granular active carbon (GAC) were examined for efficiency in drinking water treatment. The study was carried out with samples of spent GAC taken from a filter bed through which a known quantity of water had passed. The following GAC regeneration methods were tested: passage of different volumes of distilled water and diluted nitric acid through columns of spent GAC; ultrasonic flushing with ethanol; extraction with supercritical, ethanol-containing CO2, and thermal treatment under vacuum at different temperatures. The specific surface area (BET) and the micro- and mesopore volumes were determined for each sample, using the low-temperature (77.4 K) N2 adsorption isotherm. Determinations were also carried out for the iodine number, the pH of the carbon slurry in the NaCl solution, ash content, and loss of mass during thermogravimetric heating from 150 oC to 600 oC. SEM images were obtained. Cyclic voltammetric curves were recorded for each sample, using the powdered carbon electrode technique with iron(III) ions in acid solution as depolarizers