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不同改性吸附劑對(duì)焦化廢水氨氮及色度吸附效果

不同改性吸附劑對(duì)焦化廢水氨氮及色度吸附效果

2022-11-02 15:33:59 4

  本課題從成本及操作方面考慮,選用活性炭、木炭?jī)煞N吸附劑原料并對(duì)其進(jìn)行改性處理,旨在使汾陽(yáng)某焦化廢水中的NH3-N、色度在特定條件下去除率最優(yōu)。

  1、試驗(yàn)與分析方法

  1.1 改性溶液配制

  用分析天平稱取10g氯化鈉,氯化鋅,氯化鐵,聚合氯化鋁配置質(zhì)量濃度10%的改性溶液。取20g氫氧化鈉分析純于燒杯中,去離子水溶解,冷卻至室溫后,轉(zhuǎn)于1000mL容量中定容,制得0.5mol/L氫氧化鈉。

  1.2 吸附劑的改性

  從爐窯廠收集木炭以及在市場(chǎng)稱取活性炭,用自來(lái)水浸洗3次,去除表面浮灰,再用去離子水清洗3~4遍,轉(zhuǎn)至烘箱調(diào)溫至378.15K烘干12h,置于調(diào)速至150r/min球磨機(jī)中粉碎數(shù)小時(shí),用80目篩子過(guò)濾,制成粉末。

  用分析天平稱木炭、活性炭各20g,并用經(jīng)校驗(yàn)的100mL量筒取已配置好的10%NaCl、10%ZnCl2、10%FeCl3、10%PAC、NaOH分別逐一加入標(biāo)有標(biāo)號(hào)250mL錐形瓶?jī)?nèi),用保鮮膜封口水浴振蕩,工作時(shí)間內(nèi),溫度保持在303.15K,轉(zhuǎn)速每分鐘120轉(zhuǎn),振蕩、靜置各12h。然后用抽濾裝置進(jìn)行固液分離,注意當(dāng)改性藥品為氫氧化鈉時(shí),需將濾餅稀釋至中性,用藥匙將濾餅取出放置相應(yīng)器皿中,于干燥箱干燥數(shù)小時(shí),再于研缽中研磨即可。將改性的木炭置于樣品袋中,放在干燥器中保存。

  1.3 試驗(yàn)方法

  (1)用量筒量取70mL焦化廢水于100mL錐形瓶,分別稱取0.56g不同改性藥品改性的木炭、活性炭置于其中,放在水浴恒溫振蕩器中振蕩12h,并且每間隔1h從中取出觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,之后靜置12h,最后用砂芯過(guò)濾裝置對(duì)經(jīng)吸附處理的焦化廢水過(guò)濾,取得濾液即為去除部分氨氮的焦化廢水。

  (2)分別同一吸附材料改性的木炭,其質(zhì)量分別為0.2g、0.4g、0.6g、0.8g、1.0g,并對(duì)錐形瓶中100mL的焦化廢水進(jìn)行處理,以下步驟同(1)。

  (3)分別稱取0.28g、0.42g、0.56g、0.7g質(zhì)量氯化鋅,氯化改性后的木炭、活性炭吸附劑,用量筒量取70mL水樣在錐形瓶中進(jìn)行吸附,以下步驟同(1)。

  1.4 分析方法

  氨氮測(cè)定采用納氏試劑光度法。

  2、試驗(yàn)結(jié)果與分析

  某焦化廠生化出水水質(zhì):COD820mg/L,氨氮220mg/L,色度675,pH8.8。

  2.1 不同改性吸附劑對(duì)焦化廢水中氨氮去除的影響

  改性藥品分別為NaCl、ZnCl2、FeCl3、PAC、NaOH時(shí)對(duì)吸附劑木炭的改性均優(yōu)于對(duì)活性炭的改性,較明顯的是經(jīng)氯化鈉,氯化鋅改性的木炭,其對(duì)氨氮的去除效率分別為60.03%、59.30%,而經(jīng)氯化鈉,氯化鋅改性后的活性炭對(duì)氨氮去除效率僅達(dá)13.01%、8.49%。

  在原焦化廢水NH3-N濃度為220mg/L左右時(shí),NaCl負(fù)載木炭后,該吸附劑對(duì)NH3-N吸附量為16.64mg/g。NaCl改性的活性炭吸附量為3.61mg/g。其余吸附材料ZnCl2、FeCl3、PAC、NaOH改性木炭后對(duì)氨氮的吸附量分別為16.44mg/g、4.07mg/g、4.93mg/g、3.75mg/g、1.97mg/g,而吸附材料ZnCl2、FeCl3、PAC、NaOH改性活性炭后對(duì)氨氮的去除量分別為吸附量分別為2.35mg/g、3.77mg/g、4.06mg/g、4.05mg/g。

  2.2 同種改性藥品下的吸附劑在濃度梯度下對(duì)氨氮吸附的影響

  未改性的木炭以及經(jīng)聚合氯化鋁改性后的木炭對(duì)氨氮的處理效率較高,均達(dá)50%以上,且在10g/L時(shí)效果較佳去除氨氮效率分別為62.49%、60.81%,吸收量分別為13.55mg/g、13.48mg/g,而氯化鐵、硫酸鐵分別改性后的木炭對(duì)氨氮去除效率一般,最高時(shí)分別僅達(dá)15.98%、13.70%,吸收量分別為5.91mg/g、7.59mg/g。

  對(duì)同一改性藥品而言,其濃度的改變,對(duì)氨氮去除效率影響趨勢(shì)不大,整體差距不超5%,硫酸鐵例外最高去與最低除率相差13%。

  2.3 不同時(shí)間下改性吸附劑對(duì)氨氮去除效率的影響

  時(shí)間在一定程度上對(duì)對(duì)吸附效率有一定的影響。在2~3h之間,吸附效率變化較大,氨氮去除率分別由34.90%、22.83%升至60.49%、61.14%,相應(yīng)吸附量由12.06mg/g、7.89mg/g升至20.91mg/g、21.13mg/g,而3h之后吸附效率基本保持在60%以上。5h時(shí),氯化鈉與氯化鋅對(duì)氨氮的去除效率各自為67.58%、64.27%,吸附量分別為23.36mg/g、22.22mg/g。

  2.4 不同溫度下較佳吸附劑對(duì)氨氮去除效率的影響

  在60℃時(shí),氨氮去除率較高,原因主要是吸附為吸熱過(guò)程,溫度升高有利于反應(yīng)正向進(jìn)行,且改性藥品NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%時(shí),改性的木炭去除氨氮的效果優(yōu)于5%NaCl改性的木炭。

  2.5 不同改性藥品改性的吸附劑的吸附色度性能

  在改性藥品各異下對(duì)吸附劑活性炭改性,其色度的去除效率優(yōu)于木炭,改性活性炭脫色效率均高達(dá)95%以上,其中經(jīng)ZnCl2、FeCl3改性后脫色率分別為99.20%、99.54%,而未改性活性炭脫色為86.70%。未改性對(duì)色度去除效率也較高,達(dá)到98.18%,反而對(duì)木炭改性后,其脫色率均降低。因此,脫色時(shí)優(yōu)先選用未改性木炭。

  2.6 不同藥品改性的吸附劑對(duì)焦化廢水中有機(jī)物的吸附性能

  不同改性藥品改性活性炭對(duì)COD去除效果整體優(yōu)于木炭,去除率全部在65%以上,其中氯化鐵、氯化鋅改性活性炭最好,去除率均為73.91%,吸附量為70.83mg/g。

  未經(jīng)改性活性炭對(duì)COD處理較佳,達(dá)72.17%,去除量為553.33g/L,吸附量為69.17mg/g,然而改性后的木炭COD去除率大都在45%左右,但未改性木炭以及經(jīng)聚合氯化鋁改性后的木炭的去除COD效果最佳,COD去除率分別為83.48%、86.09%,吸附量分別為70.83mg/g、82.5mg/g。

  2.7 未改性木炭在濃度梯度下對(duì)焦化廢水的綜合去除對(duì)比

  未改性木炭對(duì)焦化廢水中氨氮、COD以及色度的去除的整體效果而言較佳。其中氨氮去除率均達(dá)大于50%,去除量為120mg/L左右。COD去除率達(dá)80%左右去除量600mg/L。色度去除率隨未改性木炭濃度的增加先增大后減小,在8g/L時(shí)最佳,達(dá)86.70%。而均隨著濃度的增加,吸附劑對(duì)氨氮、COD的吸附量表現(xiàn)為遞減趨勢(shì),逐漸達(dá)平衡。綜合經(jīng)濟(jì)成本考慮,優(yōu)先選擇對(duì)氨氮及COD去除效率較高的,即6g/L。

  3、結(jié)論

  (1)木炭改性后對(duì)氨氮的處理效果優(yōu)于活性炭改性后的效果。

  (2)去除氨氮時(shí),對(duì)木炭改性較好的改性藥品為NaCl、ZnCl2、PAC。

  (3)木炭在同種改性藥品下,吸附劑濃度不同時(shí),氨氮去除率較高時(shí)所對(duì)應(yīng)的吸附劑濃度為10g/L。

  (4)木炭在吸附時(shí)間不同,其余條件均相同時(shí),氨氮去除率較高時(shí)對(duì)應(yīng)時(shí)間為5h。

  (5)溫度為60℃,氯化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%,氨氮去除效率最高。

  (6)改性的木炭脫色效率次于活性炭,未經(jīng)改性的木炭脫色效率高于活性炭。

  綜上,無(wú)論是對(duì)氨氮的去除還是脫色效率而言,相同條件下木炭的吸附量均優(yōu)于活性炭,工藝成本遠(yuǎn)低于活性炭。(來(lái)源:山西省環(huán)境保護(hù)技術(shù)評(píng)估中心)

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