活性炭-沸石復(fù)合材料在焦化廢水處理中的應(yīng)用.pdf

1、本文利用煤矸石添加瀝青與白炭黑制備的活性炭/沸石復(fù)合材料，研究其作為一種新型吸附劑，應(yīng)用于焦化廢水處理中的吸附性能。首先深入地探究復(fù)合材料對單組份氨氮與苯酚的吸附熱力學(xué)與動力學(xué)，其次考察復(fù)合材料對氨氮、苯酚與COD的雙組份與三組分體系的吸附影響因素、熱力學(xué)與動力學(xué)，最后研究了投加復(fù)合材料、13X、活性炭活性污泥法與傳統(tǒng)活性污泥法的對比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:
　　 1.單組份氨氮與苯酚的熱力學(xué)與動力學(xué)的研究與分析
　　 (1)分

2、別對不同初始氨氮與苯酚濃度的單組份的模擬廢水，控制溫度在30℃、35℃與40℃進(jìn)行熱力學(xué)分析，并采用Langmiur、Freundlich、Redlich-Peterson(R-P)以及Toth模型進(jìn)行擬合，結(jié)果顯示R-P更適合復(fù)合材料對單組份氨氮與苯酚吸附，表明復(fù)合材料表面活性位不均勻。通過范德沃夫公式計(jì)算得出兩者的△G0＜0值，表明復(fù)合材料對氨氮與苯酚的吸附均可行且自發(fā)，氨氮的△H0=24.44KJ·mol-1，苯酚的△H0=22.

3、53KJ·mol-1表明:復(fù)合材料對氨氮與苯酚的吸附均為吸熱反應(yīng)，且是化學(xué)過程。
　　 (2)分別控制初始氨氮與苯酚濃度在100～500 mg.L-1范圍內(nèi)，溫度在25℃下考察吸附動力學(xué)，結(jié)果顯示吸附具有短時間內(nèi)吸附90％以上，緩慢達(dá)到平衡階段的特點(diǎn)。同時采用準(zhǔn)一級，準(zhǔn)二級以及粒子間擴(kuò)散擬合對其動力學(xué)分析，結(jié)果表明準(zhǔn)二級動力學(xué)模型更適合分析復(fù)合材料對氨氮與苯酚的吸附行為。
　　 2.同時含有氨氮與苯酚雙組份體系時吸附實(shí)驗(yàn)

4、，結(jié)果如下:
　　 (1)苯酚與氨氮的雙組份體系吸附實(shí)驗(yàn)，最佳條件是粒徑在20～80目之間，pH為6.5～7.0，投加量為6g/L，平衡時間2h，此時復(fù)合材料吸附能力達(dá)到最大。
　　 (2)雙組份體系下的吸附等溫線，數(shù)據(jù)擬合后表明R-P更適合分析復(fù)合材料對苯酚與氨氮的吸附，與單組份分析結(jié)果相同。通過范德沃夫公式計(jì)算得出兩者的△G0＜0值，表明雙組份體系下吸附均可行且自發(fā)，氨氮的△H0=23.11KJ·mol-1，苯酚的△

5、H0=153.73KJ·mol-1，表明:復(fù)合材料對雙組份體系下吸附均為吸熱反應(yīng)，且是化學(xué)過程。
　　 (3)研究雙組分之間是否存在競爭吸附實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明苯酚與有機(jī)物對氨氮在復(fù)合材料上的吸附產(chǎn)生的影響較小，但是氨氮對苯酚的去除效果產(chǎn)生了抑制的作用，而對有機(jī)物卻產(chǎn)生了促進(jìn)的效果。
　　 3.模擬焦化廢水中三種主要有機(jī)污染物的分析，結(jié)果表明:
　　 (1)最佳的實(shí)驗(yàn)條件是pH值為6.5～7.0，投加量為10g/L，控

6、制平衡時間為90min，并且吸附濃度與溫度對去除效果有很明顯的效果。進(jìn)一步對三組份體系進(jìn)行了熱力學(xué)分析實(shí)驗(yàn)，R-P模型更適合分析該吸附過程。通過范德沃夫公式計(jì)算得出兩者的△G0＜0值，表明復(fù)合材料對三組份體系均可行且自發(fā)，氨氮的△H0=82.81KJ·mol-1，苯酚的△H0=20.54KJ·mol-1，COD的△H0=23.19KJ·mol-1，表明:復(fù)合材料對三組份體系的吸附均為吸熱反應(yīng)，且是化學(xué)過程。
　　 (2)對比復(fù)合

7、材料、13X與活性炭對模擬焦化廢水的處理結(jié)果，表明復(fù)合材料可同時去除廢水中含有氨氮、苯酚和有機(jī)物，彌補(bǔ)了13X對有機(jī)物難降解的缺陷，以及活性炭對氨氮去除率低的弊端。
　　 4.投加型活性污泥法相對于傳統(tǒng)活性污泥法的優(yōu)勢
　　 (1)投加型沸石性材料的活性污泥不僅可以提高系統(tǒng)中微生物的濃度，而且可以是系統(tǒng)更快，更容易承受高的有機(jī)負(fù)荷;同時，沸石材料通過對對廢水中氨氮較強(qiáng)的離子交換性，從而提高了對其的去除能力，即提高了系統(tǒng)的