微波法制備竹基活性炭及強(qiáng)化濕式氧化處理含酚廢水研究.pdf

1、有機(jī)廢水的排放是造成水體污染的重要原因，其處理已引起人們的高度關(guān)注。酚類有機(jī)物是一類典型的有機(jī)污染物，含酚廢水的毒性強(qiáng)、濃度高、排放量大，迫切需要經(jīng)濟(jì)有效的處理技術(shù)。在已有的處理工藝中，活性炭吸附具有處理效率高、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，但是存在著活性炭制備成本高、吸附飽和后再生困難等問題。本研究針對(duì)這些問題展開，采用微波輻射法制備了高比表面積竹基活性炭，實(shí)現(xiàn)了活性炭的清潔、低成本生產(chǎn)；以4-氯酚模擬廢水為處理對(duì)象，建立了含酚廢水的活性炭吸附-微

2、波強(qiáng)化濕式氧化處理工藝；研究探討了酚類有機(jī)物在活性炭材料上的吸附行為與機(jī)理。
　　以竹材這種可再生資源作為原料，以磷酸作為活化劑，開發(fā)了竹基活性炭的微波輻射制備工藝?？疾炝宋⒉üβ省⑤椛鋾r(shí)間、磷酸用量、浸漬時(shí)間等因素對(duì)制備效果的影響，確定了優(yōu)化工藝條件為：微波功率350W，微波輻射時(shí)間20min，磷酸與竹料質(zhì)量比1：1，磷酸浸漬時(shí)間24h。優(yōu)化條件下所制備活性炭以微孔為主，比表面積達(dá)到1335m2/g，收率達(dá)到45％。對(duì)活性炭表面

3、性能的表征分析表明，活性炭表面含有較多的酸性基團(tuán)，表現(xiàn)出較強(qiáng)的酸性?；罨^程中竹料的化學(xué)鍵大部分被破壞，表面的氧、氮元素含量下降，碳元素含量有所上升，同時(shí)引入了少量的磷元素。采用微波輻射法對(duì)所制備的竹基活性炭進(jìn)行熱處理，發(fā)現(xiàn)活性炭的微孔隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，但是中孔有一定程度的發(fā)展。微波熱處理導(dǎo)致活性炭表面酸性官能團(tuán)數(shù)量下降，堿性增強(qiáng)。對(duì)所制備竹基活性炭的吸附性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)，其苯酚飽和吸附量達(dá)到105mg/g，與商業(yè)活性炭吸附性能相當(dāng)。

4、
　　以顆?；钚蕴亢突钚蕴坷w維為吸附劑，建立了4-氯酚廢水的活性炭吸附-微波強(qiáng)化濕式氧化處理工藝，實(shí)現(xiàn)了4-氯酚的高效降解和活性炭的有效再生?？疾炝嘶钚蕴坑昧?、吸附時(shí)間、pH、溫度和無機(jī)鹽對(duì)活性炭吸附4-氯酚效果的影響。在微波強(qiáng)化濕式氧化再生活性炭工藝中，考察了體系壓力、H2O2用量、反應(yīng)時(shí)間、pH和投加催化劑對(duì)活性炭再生效率的影響，確定了優(yōu)化工藝條件為：體系壓力0.5MPa，H2O2加入量10mmol，反應(yīng)時(shí)間20min，顆?；?/p>

5、性炭再生以0.15mmol/L的Cu2+作為催化劑，活性炭纖維再生以0.10mmol/L的Fe3+和0.05mmol/L的Cu2+作為催化劑，優(yōu)化條件下再生效率達(dá)到95%。對(duì)微波強(qiáng)化濕式氧化工藝出水檢測(cè)表明，出水中4-氯酚濃度僅為0.4mg/L，主要降解中間產(chǎn)物為甲酸和乙酸，可生化性顯著提高。對(duì)比研究表明，活性炭吸附-微波強(qiáng)化濕式氧化組合工藝對(duì)4-氯酚的降解效率明顯高于均相濕式氧化工藝，表明發(fā)生在固液界面處的氧化反應(yīng)對(duì)活性炭再生具有重要

6、作用，活性炭在濕式氧化階段起到了催化作用。微波輻射下濕式氧化工藝對(duì)活性炭的再生效率明顯優(yōu)于常規(guī)加熱方式，表明微波與活性炭之間的耦合作用強(qiáng)化了對(duì)有機(jī)物的氧化降解能力。高溫條件下4-氯酚與活性炭之間的作用力減弱、解吸速率提高，加速了其氧化降解。經(jīng)多次微波強(qiáng)化濕式氧化再生后，活性炭的吸附性能有所下降，但是仍然保持在較高的水平，分析表明活性炭吸附性能的下降主要是由中間降解產(chǎn)物的累積造成的。對(duì)多次再生的顆?；钚蕴窟M(jìn)行微波輻射活化，處理后活性炭在很

7、大程度上恢復(fù)了吸附性能。
　　本文研究了酚類有機(jī)物在顆?；钚蕴亢突钚蕴坷w維上的吸附行為與機(jī)理。對(duì)吸附等溫線、動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)進(jìn)行了擬合與分析。吸附等溫線數(shù)據(jù)擬合表明Redlich-Peterson模型的擬合結(jié)果最好。對(duì)吸附動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)的擬合表明，準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型的擬合結(jié)果較好；內(nèi)擴(kuò)散模型擬合表明擴(kuò)散過程受到孔隙結(jié)構(gòu)及已吸附有機(jī)物的影響。熱力學(xué)分析表明，吸附過程的ΔGo為負(fù)值，其絕對(duì)值隨著取代基的增加而提高，表明吸附作用力增強(qiáng)；ΔHo也