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电厂工业水处理用活性炭的用量很大,且其失效后不易再生,故电厂用于购买活性炭的费用很高。选择高吸附性能的活性炭可以减少单位产水量的活性炭用量,降低经济费用,所以选择可靠的活性炭吸附性能指标进行快速、准确的选炭,尤为重要。
目前,工业水处理用活性炭的选用是根据导则(DL/T582-2004)进行的,该方法能够比较准确的选择吸附性能比较好的活性炭,但也存在某些不足之处:(1)实验所用的腐植酸是从处理天然水体失效的阴树脂中提取,其实验操作繁琐,不易获得;(2)需要测定腐植酸、木质素、富里酸、丹宁酸的吸附等温线,实验操作繁琐。
本文尝试对市售试剂腐植酸进行改性处理,作为导则选炭实验中的吸附质,从而达到简化实验操作的目的;利用现有的不同行业的活性炭选择方法对十种活性炭(1#唐新煤质炭、2#唐新椰壳炭、3#唐新椰壳炭、4#振华椰壳炭、5#正海木质炭、6#振华杏壳炭、7#振华杏壳炭、8#淮北活性炭、9#淮北活性炭、10#淮北活性炭)进行等温吸附实验,以找出能够代替目前使用的活性炭选择导则(DL/T582-2004)的选炭方法,简化活性炭选择时的繁琐工序,以更简便的选择优质活性炭,降低工业成本。
实验主要包括静态吸附实验和动态吸附-微型柱快速穿透实验两部分。通过静态吸附实验绘制各种活性炭的吸附等温线,根据吸附质平衡浓度为5mg/L-10mg/L时的各种炭样的吸附容量进行排序,排序方法包括导则(DL/T582-2004)选炭法,改性腐植酸值法,丹宁酸值法,焦糖脱色率测定法。通过动态吸附-MCRB实验绘制各种活性炭的穿透曲线,测定其不同出水吸光度所对应的实验时间,然后根据以下原则进行排序:(1)当所有活性炭微型柱的出水满足C/C0≥80%时,则按照完全穿透(C/C0=80%)的时间长短进行排序,时间越长说明处理水量越大,吸附性能就越好。(2)当部分实验时间不到80%穿透点时,且最大穿透百分率不一致时,先计算出5%穿透率到最大实验穿透率之间的斜率,再结合穿透曲线的斜率随实验时间的增加而减小的特点,对活性炭优劣顺序进行推断。(3)当实验时间超过80%穿透点,且几种炭样的完全穿透时间相同,则根据穿透曲线的斜率(5%~80%之间)来对活性炭优劣进行排序。根据斜率计算公式,斜率越小,完全穿透时间越长,吸附性能越好。所用吸附质主要包括改性腐植酸、焦糖、木质素、丹宁酸、自来水中所含有机物。
通过实验得出以下结论:(1)在静态吸附实验方面,导则的排序结果从优到劣为:9#、8#、10#、7#、5#、6#、1#、2#、3#、4#,改性腐植酸法排序结果与导则相差很大,所以改性腐植酸不能作为导则选择活性炭实验中的吸附质;焦糖脱色率法与丹宁酸值法中的排序结果与导则相差不大,丹宁酸值法中只有排序靠前的三个炭样9#、8#、10#的排序结果与导则完全一致,而焦糖脱色率法中排序靠前9#、8#、10#、7#、5#、6#等六种炭的排序结果与导则完全一致,其中包括了所有符合制糖行业中的焦糖脱色率大于50%的选炭标准的炭样(9#、8#、10#),所以焦糖脱色率法完全可以取代导则(DL/T582-2004)作为水处理用活性炭的选炭方法。(2)在微型柱快速穿透实验方面,所有的排序结果与导则相差很大,只有改性腐植酸与木质素作为吸附质的三种活性炭(9#、8#、10#)排序结果与导则(DL/T582-2004)完全一致,微型柱快速穿透实验法不能取代导则(DL/T582-2004)作为水处理用活性炭的选炭方法。