改性生物质吸附剂的制备及吸附处理乳化油废水的研究

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本研究先对反光杯生产过程中产生的乳化油废水进行破乳实验,比选出氯化钙(Ca Cl2)为破乳剂,探索多种因素对破乳效果的影响,确定最佳破乳条件,继续投加聚合氯化铝,研究其与氯化钙(Ca Cl2)处理乳化油废水的协同作用。后以农林废弃物为原材料,比选出100目~120目的核桃壳吸油效果较好。用硬脂酸对其进行改性,再用膨润土对硬脂酸改性过的核桃壳进行复合改性,分别制备出硬脂酸改性核桃壳、硬脂酸改性核桃壳-膨润土复合材料两种吸油剂,进行表征分析,并对经过预处理后的乳化油废水进行吸附实验,探究多种单因素对吸附剂吸油性能的影响,运用吸附动力学和等温线模型探究其吸附行为和主要吸附机理。主要研究结果如下:(1)破乳实验发现氯化钙对反光杯生产过程中产生的乳化油废水有较好的破乳效果。乳化油废水浓度为997.3 mg/L,温度40℃、投加量5 g/L、以80 r/min速度搅拌10min,后静置30 min就可以达到较好的破乳除油效果。投加5 g/L氯化钙后保持其它实验条件不变,继续投加聚合氯化铝5 g/L可以达到更好的破乳除油效果,说明两者对处理乳化油废水有较好的协同作用。(2)用硬脂酸改性核桃壳进行吸附实验,乳化油废水浓度为78.4 mg/L,在25℃,p H=7.2、搅拌强度为220 r/min,投加量为5 g/L,180 min可到达吸附平衡,吸附量为5.94 mg/L。吸附动力学研究表明,准二级动力学模型可以较好描述其对乳化油废水中油的动力学吸附过程,表明其对油主要为化学吸附作用。Langmuir等温线模型对硬脂酸改性核桃壳对油的等温线吸附过程拟合度较高。硬脂酸改性核桃壳处理乳化油废水效果较好,改性后,对油的吸附容量为7.4 mg/g相较于改性前的5.21 mg/g提高了42%。是因为硬脂酸上含有的羧基与核桃壳的纤维素、木质素带有的羟基发生了酯化反应,形成了可以与硬脂酸所带的烷基链链接的酯基,从而提高了材料的吸油能力。通过脱附-再生实验,硬脂酸改性核桃壳吸附效能不会因为多次重复利用而大幅度下降,有较稳定的吸附性能。(3)用硬脂酸改性核桃壳-膨润土复合材料进行吸附实验,乳化油废水浓度为78.4mg/L时,投加量为5 g/L,在25℃、p H=7.2、振荡速度为220 r/min,150 min可到达吸附平衡,吸附量为8.2 mg/L。吸附动力学研究表明,准二级动力学模型可以较好描述该复合材料对乳化油废水中油的动力学吸附过程,表明其对油主要为化学吸附作用。Langmuir等温线模型对硬脂酸改性核桃壳-膨润土复合材料对油的等温线吸附过程拟合度较高。硬脂酸改性核桃壳-膨润土复合材料处理乳化含油废水除油效果较好,膨润土改性后,对油吸附容量为10.24 mg/g相较于复合改性前的7.4 mg/g有了非常明显的提高,提高了38.4%。这是因为膨润土与硬脂酸改性核桃壳材料复合,形成更好的吸油空间结构,从而可以更好的吸附油。通过脱附-再生实验,硬脂酸改性核桃壳-膨润土复合材料吸附效能不会因为多次重复利用而大幅度下降,展现了其吸附性能的稳定性。本研究为反光杯生产过程中产生的乳化油废水的破乳确定的盐析剂,并确定了最佳破乳条件。为类似的工业乳化油废水的破乳和处理提供了一定的操作指导。制备出了两种新的改性生物质吸油剂,为吸附处理乳化油废水提供了材料支持。
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