改性活性炭吸附多元酚效能研究

论文摘要

酚类污染物由于其毒性和环境的可积累性导致其被称为高优先关注的污染物。本文首先介绍国内外含酚废水处理现状，选择活性炭吸附法处理含酚废水。由于未改性活性炭对多元酚的吸附性能不理想，所以进行活性炭改性试验，改变活性炭的比表面积，孔径大小，表面官能团，晶化程度等，从而提高对多元酚废水的处理效果。对改性活性炭和未改性活性炭进行吸附等温式和吸附动力学模拟，对改性活性炭和未改性活性炭进行比表面孔、红外、X射线衍射和扫描电镜表征分析。对吸附饱和的活性炭进行再生试验。最后进行实际工程模拟试验以和混合池模型分析，以达到活性炭吸附技术在实际的多元酚突发污染事件发生时可以简洁高效地应用于实际中的作用。活性炭的改性试验，将活性炭分别用不同浓度的氨水、氢氧化钠溶液、硫酸浸渍不同时间，并考查温度对改性活性炭的吸附效果的影响。结果表明，用15%的氨水改性8小时的活性炭对多元酚的吸附效果最好，吸附容量可以达到44.5mg/g。改性温度对改性炭的吸附效果也有影响，改性温度为10℃时即可达到很好的吸附效果，继续提高温度，并不会提升改性炭的吸附效果。活性炭的再生试验再生剂选用丙酮、乙醇、乙醇与氢氧化钠混合液、甲醛、氢氧化钠溶液。将活性炭分别用不同浓度的各种溶液浸渍不同时间，并考查再生对吸附效果的影响。结果表明，浓度为5%的氢氧化钠溶液与浓度为10%的乙醇混合液的再生效果最好，再生炭的吸附容量可以达到36.7mg/g。同时用去离子水冲洗吸附饱和的活性炭做对比。从试验结果还可以看出二次再生的活性炭的吸附效果明显低于第一次再生的活性炭。将改性效果最好的氨水改性活性炭应用于混合池模型，处理多元酚突发性污染，是一种有效及时的手段，可以尽可能减少污染对水体造成的危害。试验采用活性炭混合池模型，进行水流静态吸附试验，最后对不同投加量和不同混合池分格数进行比较，结果表明：在多元酚浓度较低时，采用不分格池和较低的活性炭投加量即可达到较好的处理效果，在多元酚浓度较高时，采用分格混合池，与不分格混合池相比，在活性炭投加量相同的情况下，可以达到更好的处理效果。最后将以上各类试验集成，提出多元酚突发性污染应急处理方案，可方便地求出对应不同突发性污染情况的现场条件下所需活性炭的投加量和混合池构造以保证达标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义
• 1.2 国内外含酚废水处理现状
• 1.2.1 生物处理法
• 1.2.2 化学处理法
• 1.2.3 物理处理法
• 1.2.4 活性炭吸附法处理含酚废水
• 1.3 活性炭改性机理及方法
• 1.3.1 化学改性法
• 1.3.2 物理改性法
• 1.3.3 物理化学联合法
• 1.4 活性炭再生机理及方法
• 1.4.1 传统再生方法
• 1.4.2 新兴再生方法
• 第2章 试验材料及分析方法
• 2.1 试验内容
• 2.2 试验废水与试验材料
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 活性炭预处理方法
• 2.3.2 废水总酚浓度测定方法
• 2.3.3 活性炭改性方法
• 2.3.4 活性炭再生方法
• 2.3.5 改性活性炭表征分析
• 2.3.6 活性炭等温吸附实验
• 2.3.7 吸附动力学实验
• 第3章 改性活性炭对多元酚的吸附性能及表征分析
• 3.1 引言
• 3.2 改性剂浓度、改性时间的影响
• 3.2.1 硫酸浓度及改性时间对改性炭的吸附效果影响
• 3.2.2 氢氧化钠浓度及改性时间对改性炭的吸附效果影响
• 3.2.3 氨水浓度及改性时间对改性炭的吸附效果影响
• 3.3 温度对改性效果的影响
• 3.3.1 温度对硫酸改性的影响
• 3.3.2 温度对氢氧化钠溶液改性的影响
• 3.3.3 温度对氨水改性的影响
• 3.4 活性炭对每种酚的吸附效果
• 3.5 改性炭的吸附等温线
• 3.6 改性炭的吸附动力学
• 3.7 改性活性炭表征分析
• 3.7.1 比表面孔（BET）分析
• 3.7.2 红外（FTIR）分析
• 3.7.3 X 射线衍射（XRD）分析
• 3.7.4 扫描电镜（SEM）分析
• 3.8 本章小结
• 第4章 吸附多元酚活性炭的再生
• 4.1 引言
• 4.2 再生剂浓度、再生时间的影响
• 4.2.1 丙酮浓度及再生时间对再生炭的吸附效果影响
• 4.2.2 乙醇浓度及再生时间对再生炭的吸附效果影响
• 4.2.3 甲醛浓度及再生时间对再生炭的吸附效果影响
• 4.2.4 氢氧化钠溶液浓度及再生时间对再生炭的吸附效果影响
• 4.2.5 氢氧化钠和乙醇混合液浓度及再生时间对再生炭的吸附效果影响
• 4.2.6 几种再生剂的再生效果比较
• 4.3 再生对吸附效果的影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 改性炭应急处理多元酚应用技术
• 5.1 引言
• 5.2 多元酚废水突发污染处理方案选择
• 5.3 影响多元酚去除效果的因素分析
• 5.3.1 活性炭投加量和反应时间对去除效果的影响
• 5.3.2 混合池分格对去除效果的影响
• 5.4 混合池应急处理工艺设计
• 5.4.1 现场情况
• 5.4.2 混合池反应池设计参数
• 5.5 含酚废水应急处理方案选择依据
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢