论文部分内容阅读
饱和活性炭造成资源浪费和二次污染等问题,从经济与环保角度来看,活性炭再生技术非常重要。吸附处理染料废水产生的饱和粉末活性炭成分复杂,活性炭表面的污染物难降解,且传统的再生方法存在损失大、能耗高和活性炭微孔结构改变等问题,因此,探究经济有效的饱和粉末活性炭再生方法十分重要。本研究采用电化学再生法和水热碳化再生法对吸附处理染料废水产生的饱和粉末活性炭进行再生,着重探讨实际饱和活性炭的反应参数对再生率的影响,选取最佳再生条件,并对活性炭进行吸附热力学及动力学拟合,比较再生前后活性炭吸附性能的变化。通过对活性炭进行Boehm滴定、红外光谱测定、紫外光谱扫描等表征及电化学性能测试、Zeta电位、热重分析等技术分析了废粉末活性炭再生前后表面基团变化及再生过程中有机物降解机理,为饱和活性炭再生提供理论基础,为饱和粉末活性炭再生工业化提供有效途径。主要研究工作及结果如下:
(1)电化学再生饱和粉末活性炭。考察了反应器类型、反应时间、pH、供电模式、电解质浓度、电压及活性炭投加量对活性炭再生率的影响。结果表明,在直流电压6V、pH=1、NaCl浓度为6g/L、反应时间为1.5h的条件下,采用单室反应器,饱和粉末活性炭再生率达到59%以上。
(2)水热碳化再生饱和粉末活性炭。考察了水热碳化反应温度、反应时间、初始pH和活性炭投加量等因素对活性炭再生效果的影响。结果表明:在反应温度250℃、pH=1、活性炭投加量为80g/L的条件下再生5h,活性炭再生率最高可达83%以上。
(3)新鲜炭、电化学再生炭、水热再生炭吸附符合Langumir吸附理论及准二级动力学,以化学吸附为主,单分子层吸附,最大吸附量分别为558.66mg/g、452.49mg/g、529.10mg/g。吸附性能指标测试结果表明再生后活性炭的吸附性能得到较好的恢复。SEM测试结果表明,经过电化学再生和水热碳化再生后,活性炭的孔隙恢复,表面吸附的有机物被降解。
(4)通过Zeta电位及电极循环伏安曲线测试结果表明,饱和粉末活性炭在酸性条件下解吸,在三维电化学体系,极化的活性炭电极表面发生氧化反应,使活性炭表面吸附的污染物降解;表面官能团滴定和红外光谱测试结果进一步表明,电化学再生法使活性炭表面化学基团得到恢复。
(5)饱和炭及新鲜炭的热重分析表明:饱和活性炭在热分解阶段(250-350℃)发生失重现象,即活性炭表面所吸附的有机物受热分解,发生裂解、脱氢等反应。表面官能团测试结果表明,水热碳化再生法能恢复活性炭表面化学基团。水热碳化再生液紫外光谱图结果表明:随着时间的延长,吸收峰的强度减弱,即再生液中有机物在水热环境下不断被降解。
(1)电化学再生饱和粉末活性炭。考察了反应器类型、反应时间、pH、供电模式、电解质浓度、电压及活性炭投加量对活性炭再生率的影响。结果表明,在直流电压6V、pH=1、NaCl浓度为6g/L、反应时间为1.5h的条件下,采用单室反应器,饱和粉末活性炭再生率达到59%以上。
(2)水热碳化再生饱和粉末活性炭。考察了水热碳化反应温度、反应时间、初始pH和活性炭投加量等因素对活性炭再生效果的影响。结果表明:在反应温度250℃、pH=1、活性炭投加量为80g/L的条件下再生5h,活性炭再生率最高可达83%以上。
(3)新鲜炭、电化学再生炭、水热再生炭吸附符合Langumir吸附理论及准二级动力学,以化学吸附为主,单分子层吸附,最大吸附量分别为558.66mg/g、452.49mg/g、529.10mg/g。吸附性能指标测试结果表明再生后活性炭的吸附性能得到较好的恢复。SEM测试结果表明,经过电化学再生和水热碳化再生后,活性炭的孔隙恢复,表面吸附的有机物被降解。
(4)通过Zeta电位及电极循环伏安曲线测试结果表明,饱和粉末活性炭在酸性条件下解吸,在三维电化学体系,极化的活性炭电极表面发生氧化反应,使活性炭表面吸附的污染物降解;表面官能团滴定和红外光谱测试结果进一步表明,电化学再生法使活性炭表面化学基团得到恢复。
(5)饱和炭及新鲜炭的热重分析表明:饱和活性炭在热分解阶段(250-350℃)发生失重现象,即活性炭表面所吸附的有机物受热分解,发生裂解、脱氢等反应。表面官能团测试结果表明,水热碳化再生法能恢复活性炭表面化学基团。水热碳化再生液紫外光谱图结果表明:随着时间的延长,吸收峰的强度减弱,即再生液中有机物在水热环境下不断被降解。