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蔗渣是甘蔗制糖工业的主要副产品,其综合利用一直是解决糖业结构性污染的重要方面。本研究以蔗渣为原料,优化了制备废水处理吸附剂的条件,并将吸附剂应用于糖蜜酒精废水和氨氮废水的处理,主要得出了以下结论:
1.采用两种方法制备蔗渣吸附剂:①蔗渣直接炭化制备蔗渣吸附剂;②氯化锌活化制备蔗渣吸附剂。试验证明直接炭化法蔗渣吸附剂对氨氮废水吸附效果较好,氯化锌法制备的蔗渣吸附剂对糖蜜酒精废水的吸附效果较好。
2.直接炭化制备蔗渣吸附剂的最佳工艺条件为:炭化温度为400℃,炭化时间40min。所得产品的得率为53.1%,碘吸附值为247.5mg/g,亚甲基蓝吸附值为4.9mL/0.1g。直接炭化制备的蔗渣吸附剂应用于氨氮废水处理试验研究,结果表明:吸附氨氮的最佳吸附温度为40℃;在中性和酸性条件下,pH值的变化对蔗渣吸附剂吸附氨氮的影响不大,在碱性条件下随着pH值升高,吸附效果变化明显,pH值越高,越有利于吸附;氨氮初始浓度为30mg/L溶液中投加1g直接炭化法蔗渣吸附剂,可达排放标准。
3.直接炭化法蔗渣吸附剂吸附氨氮符合固液两相吸附原理,分为快吸附和慢吸附两个过程,前20min为快吸附,20min.3h为慢吸附,3h基本达到平衡,同时很好地遵循了准动力学二级模型;直接炭化法蔗渣吸附剂对氨氮吸附可以用Langmuir、Freundlich等温吸附模型方程拟合,Freundlich等温吸附模型优于Langmuir等温吸附模型。
4.通过单因素和正交试验,确定氯化锌法制备蔗渣吸附剂最佳工艺参数为:活化剂浓度160g/L,活化温度800℃,活化时间60min。所得产品的得率为30.2%,碘吸附值为1070mg/g,亚甲基蓝吸附值为15mL/0.1g。碘吸附值和亚甲基蓝吸附值都达到国家木质活性炭净水一级标准,可作为糖业脱色剂。
5.氯化锌法制备的蔗渣吸附剂应用于糖蜜酒精废水的COD去除及脱色处理的最佳工艺参数为:料液比0.3g/50mL(糖蜜酒精废水稀释后COD浓度700mg/L),吸附温度为室温,吸附时间120min.处理体系的pH值8.0。在此工艺条件下,COD去除率达74.2%,脱色率为80.2%。
6.氯化锌法蔗渣吸附剂的比表面积达1177.34m2/g,而直接炭化法蔗渣吸附剂比面积仅为20.72 m2/g,因此氯化锌法蔗渣吸附剂更适合糖蜜废水的脱色治理。