活性炭吸附處理印染廢水的條件優化
稱取0.5g不同炭化溫度下的炭素于100mL磨口錐形瓶中,加入100mL印染廢水,在振蕩器上于120r/min、25℃下振蕩30min,過濾,測其吸光度值。炭化溫度從400℃升高至800℃,脫色率逐漸增大,其原因是在炭化過程中,花生殼中的纖維素和木質素分解,產生脫水、脫酸等反應,并形成芳核間的結合,隨后脫氫,大量芳核直接結合,形成二維平面結構,同時結合上-CH2-,形成三維立體結構,形成了發達的孔隙,使炭化后的花生殼炭素具有吸附性。炭化溫度再繼續升高到900℃,其脫色率反而下降了,原因是溫度過高,使花生殼中的纖維素碳化結節,阻礙了孔隙的形成。故炭化溫度選擇800℃。
炭化時間從30min延長至150min,所得產品對印染廢水的脫色率逐漸增加,當超過150min后,脫色率隨著炭化時間的增加而減小,脫色率在150min處達到最大,此時,花生殼中的大部分非炭成分和碳水化合物已經去除,形成了一定數量的微孔結構。故炭化時間選擇150min.
從炭化后的花生殼炭素脫色率可以看出,未經過任何處理的花生殼炭素的脫色率很低,原因是花生殼炭素還沒有形成發達的細孔結構,部分細孔堵塞。為了提高花生殼炭素的吸附能力,必須對它進行活化處理。活化劑(H2SO4)的稀釋比、活化溫度、活化時間、固液比是影響花生殼炭素活化的主要因素。本文采用正交實驗L9(34)進行條件優化。影響花生殼活性炭吸附能力的4個因素中主次比較為:活化劑稀釋比>活化時間>溫度>固液比。從結果可以看出,最佳條件為:A3B2C1D2.
在100mL印染廢水中,加入活性炭0.2g,在振蕩器上于120r/min、25℃下振蕩30min,pH值對印染廢水脫色率的影響。pH值在1~5時,印染廢水的脫色率變化不大,從處理成本考慮,選擇印染廢水自身的pH比較合理,因此,選擇pH值為5.在100mL印染廢水中,加入活性炭0.2g,調節pH值為5,溫度為25℃,在振蕩器上以不同速率振蕩30min,振蕩速率對印染廢水脫色率的影響。著振蕩速率的增加,脫色率逐漸增大,到160r/min時達到最大值,以后逐漸降低,原因是振蕩速率過大,有色物質就會解析出來,因此,選擇振蕩速率為160r/min.
活性炭用量。取6份印染廢水,每份各100mL,加入不同量花生殼活性炭,調節pH值為5,溫度為25℃,在振蕩器上以160r/min振蕩吸附120min,活性炭用量對廢水脫色率的影響如圖6所示。花生殼活性炭的用量對印染廢水的脫色率有很大影響。隨著花生殼活性炭用量的增加,脫色率也不斷增加,但用量超過1.5g后,對脫色率的影響已經不明顯,說明當花生殼活性炭的用量為1.5g時,吸附就基本達到飽和狀態,即花生殼活性炭用量為15g/L(1.5g/100mL)比較適宜,此時印染廢水的脫色率達96.7%.
采用硫酸活化法制備花生殼活性炭的最佳工藝條件:炭化溫度為800℃、炭化時間為150min、活化劑硫酸的稀釋比為1∶1、固液比為1∶2、活化時間為90min、活化溫度為60℃,此條件下制備的活性炭對印染廢水的吸附效果較好。花生殼活性炭吸附處理印染廢水的最佳工藝條件:吸附劑用量為15g/L、吸附時間為120min、振蕩速率為160r/min、廢水的pH值為5、溫度為25℃,對印染廢水的脫色率為96.7%.用固體廢棄物花生殼制備活性炭,實現了對花生殼的資源化利用,為制備活性炭的原料來源開辟新途徑,達到"以廢治廢,循環經濟"的目的。
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