碳基吸附材料处理有机废水的研究

发表时间:2020/12/15   来源:《电力设备》2020年第29期   作者:邹小红
[导读] 摘要:选择含苯工业有机废水,设计不同含量的碳基吸附材料对200ml工业废水进行处理,实验结果表明:碳基吸附材料吸附高污染有机废水,可有效除去刺激性气味以及有色物质;当碳基吸附材料的添加量从0g逐渐添加到24g,吸光度去除率从23.31%上升到63.17%,COD的去除率从31%提高到54%,氨氮去除率17%增加到39%。
        (大唐淮南洛河发电厂  安徽省淮南市  232000)
        摘要:选择含苯工业有机废水,设计不同含量的碳基吸附材料对200ml工业废水进行处理,实验结果表明:碳基吸附材料吸附高污染有机废水,可有效除去刺激性气味以及有色物质;当碳基吸附材料的添加量从0g逐渐添加到24g,吸光度去除率从23.31%上升到63.17%,COD的去除率从31%提高到54%,氨氮去除率17%增加到39%。这是因为碳基吸附材料的多孔结构将废物吸收进去,随着吸附材料的增加,空隙更多,吸收的污染物也将增加。关键词:有机废水;碳基吸附材料;吸光度;COD
        Abstract:Choosing industrial organic wastewater which has benzene, designing different content of carbon adsorption material to deal with 200ml of industrial wastewater , the results of experiment show that the carbon adsorption material adsorption polluting organic wastewater, which can effectively eliminate excitant odour and colored substance;When the carbon adsorption material was gradually added from 0g  to 24g, the absorbance removal rate increased from 23.31% to 63.17%, the removal rate of COD increased from31% to 54%, and ammonia nitrogen removal rate increased from 17% to 39%.This is because the carbon adsorption material's porous structure absorbs the waste, and as the carbon adsorption material increases, the space is more open and the absorbed pollutants will increase.
        Key words:organic wastewater;carbon adsorption material;absorbance;COD
        一、引言
        以有机污染物为主的废水称之为有机废水,其易造成水质富营养化,危害比较大。在生活污水、食品加工和造纸等工业废水中,常常含有碳水化合物、蛋白质、油脂、木质素等有机物质[1]。这些物质在污水中以悬浮或溶解状态存在,如果想将其分解的话,必须借助微生物的生物化学作用。在各种废水污染中,重金属废水的污染是最严重的,其不仅对环境造成极大污染,而且也对人们的身体健康构成了巨大威胁。因此,重金属废水的处理方法引起了科学家的广泛关注,在众多的处理方法中,吸附法因其方便快捷,处理效果好,吸附材料种类多,易获得的特点而被广泛应用。本文研究了活性炭吸附法用于处理重金属离子废水,系统地分析了吸附材料用量、吸附时间和废水浓度对重金属离子废水色度去除率的影响。
        碳基材料通常具有高比表面积,强疏水性和丰富的表面化学,对有机污染物有着优异的吸附能力,可提高污染物的降解反应活性,是污染控制以及环境分析等领域备受青睐的应用材料.随着人工碳基材料(如活性炭,碳纳米材料等)的大量生产,使用和处置,其将不可避免地进入天然环境,与环境有机污染物发生相互作用,显著改变污染物的环境归趋和生态毒性.因此,探明有机污染物在碳基材料表面上的吸附,反应行为及其微观作用机制对准确预测有机污染物环境归趋,评估碳基纳米材料生态风险,以及拓展碳基材料的环境应用具有十分重要的理论意义.
        由于分解过程中,需要借助氧气,因此,被称为耗氧污染物。这类污染物可导致水中溶解氧减少,影响鱼类和其它水生生物的生长[2]。当水中溶解氧耗尽之后,有机物将进行厌氧分解,产生硫化氢、氨和硫醇等难闻气味,导致水体恶化。有机废水主要来源于造纸、皮革及食品等行业排出的在2000mg/L以上废水。这些废水中含有大量的碳水化合物、脂肪、蛋白、纤维素等有机物,如果直接排放,会造成严重污染。减少和消除工业污染源的排放,减少进入水环境中有机污染物的量,减少其造成污染的程度和范围,是水环境中有机污染物治理的重点[3-4]。
        普煜等[5]开展了利用炉渣处理气化废水的研究,实验结果表明,将其用于处理气化废水时,COD的去除率可达41.9%。但没有尝试用细渣对气化废水及其它废水进行处理。马红霞等[6]研究了活性炭吸附法处理实验室浓有机废水,表明活性炭可在一定程度上吸附废水中的有机物质。但活性炭处理废水不能达到以废治废的效果。本文通过还原性气氛在高温下制作细渣型碳基吸附材料,使用不同柱长的碳基吸附材料对工业生产的有色有严重异味的有机废水进行处理,观察其COD以及吸光度,从碳基吸附材料的投加量来研究其处理效果。
        二、实验部分
        2.1、实验仪器
        高温管式炉,烧杯,玻璃棒,自制吸附装置,紫外可见全波长多功能水质分析仪,COD测定试液,氨氮测定试液等。
        2.2、碳基吸附材料
        本文选取的碳基吸附材料实在还原性气氛
        下通过高温管式炉高温制得,基础数据见表1所示:
        表1碳基吸附材料基础物性分析
        由表1可知,该吸附材料具有特高灰分,因为在锅炉中大部分可燃物已经被燃烧。
        2.3、碳基吸附材料的理化性质
        碳基吸附材料的理化分析结果见表2所示:
        表2碳基吸附材料理化性质分析
        由表2可以看出,碳基吸附材料已经有了很高的碘吸附值和比表面积,这说明它在还原性气氛下经过高温的气化过程后,留下的飞灰及残碳形成了多孔结构的物质,具有了对吸附质的吸附能力。
        2.4、废水水质分析实验
        以内径为30mm,长约700mm的柱形管作处理柱,再将不同含量的碳基吸附材料放入管底,制成处理柱,制作高度分别为0cm、0.5cm(6g)、1.0cm(12g)、1.5cm(18g)、2.0cm(24g)。废水选为某含甲苯的有机废水,取废水充分混匀,以此作试验用废水,使用柱高的碳基吸附材料分别吸附废水,对吸附后溶液的吸光度,COD含量以及氨氮含量进行测定。
        三、实验结果与讨论
        3.1、不同柱高吸附剂对吸光度的影响
        对不同柱高吸附剂吸附后的液体进行吸光度测试实验,对吸光度的影响见下表3:
 
        图1碳基吸附材料柱高对吸光度影响分析
        由上图1可知,随着柱高的上升,废液中的杂质也被吸收的愈多,这是因为柱高的上升导致废液
        在碳基吸附材料中停留时间增加,废液杂质也就被吸收的更多。
        3.1、不同柱高吸附剂对COD及氨氮的影响
        对不同柱高吸附剂吸附后的液体进行COD及氨氮含量测试,实验测定废液中的COD及氨氮去除率见下图2所示:
 
        图2碳基吸附材料柱高对COD及氨氮含量影响分析
        由上图可知,随着碳基吸附材料的增加,COD及氨氮的含量都在持续减少,当碳机吸附材料含量为24g时,COD去除率达到54%,氨氮去除率达到39%,少于COD去除率。
        四、总结
        1、使用碳基吸附材料对有机废水处理可以很好的脱色以及去味。
        2、随着碳基吸附材料投入量的增加,吸光度去除率从23.31%上升到63.17%,COD的去除率从31%提高到54%,氨氮去除率17%增加到39%,因为碳基吸附材料的多孔结构将废物吸收进去,随着滤饼的增加,空隙更多,吸收的污染物也将增加。
        参考文献
        [1]杨兴学.甲烷氯化物有机废水处理技术及应用[J].价值工程.2012,35(5):398-340.
        [2]孙晓君,冯玉杰.废水中难降解有机物的高级氧化技术[J].化工环保.2001,21(5):264-269.
        [3]张锋.基于微波技术的有机废水降解研究进展[J].应用化工.2016,45(9):1775-1776.
        [4]田林伶.煤泥滤饼碎干工艺在东曲矿选煤厂的应用[J].选煤技术.2006,(4):18-20.
        [5]普煜,马永成,陈樑等.鲁奇炉渣在废水净化中的应用研究[J].工业水处理.2007,27(5):59-62.
        [6]马红霞,张菁菁,郑艳军等.活性炭应用于印染废水处理及其回收现状[J].纺织科技进展.2017,(5):34-38.
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