活性炭纤维基材电吸附用于焦化尾水除盐的试验研究

摘要

煤化工行业的焦化废水排放量大，国家产业政策开始限制其排放，因此焦化废水的深度处理后回用显得尤为重要。尾水除盐是实现焦化废水深度处理回用的必不可少处理单元。传统除盐法多存在能耗高，进水水质要求严格等弊端，电吸附除盐具有进水水质范围宽、能耗低等优点，近年来成为除盐方法研究的热点。
　　本研究从静态试验出发，研究电吸附技术的电压、进水浓度以及吸附材料改性等对其除盐效率和吸附量的影响，再通过自制动态试验模块探讨基本工艺参数和实际焦化尾水处理效果，在此基础上，进行了焦化尾水除盐中试项目的方案设计。主要成果如下：
　　静态试验结果表明：在理论分解电压(2.446V)以下，吸附去除率、吸附量以及工作周期均随电压升高而提高或延长，当工作电压为2.0V时，电吸附达到饱和时的工作周期为100min，电导去除率为41.4％，吸附量为9.62mg/gACF，分别是工作电压为1.0V时的3.33倍、2.74倍和2.76倍。溶液初始浓度越高，电导去除率越低，吸附量越高，而工作周期变化不大，当初始浓度为1000mg/L时，电吸附达到饱和时的电导去除率为23.37%，吸附量为11.35 mg/gACF，分别是初始浓度为300mg/L时的2/3和2.20倍。活性炭纤维(activated carbon fibers，ACF)经KOH、H2SO4和微波3种改性处理后，效果均有提高，其中KOH改性效果最佳，电导去除率和吸附量分别提高为未改性时的1.26倍和1.98倍。
　　动态试验结果表明：工作电压对吸附效果、工作周期的影响与静态试验结果一致，但当电压升高至2.0V时即发生电解反应。进水流量越大，吸附效果越差。综合比选后，确定动态试验模块的最佳工作电压为1.5V，最佳工作流量为10L/h。在该参数下，模拟废水在电吸附工作剧期为90min时的平均电导去除率为11.47%，平均氯化物去除率为14.89%；实际废水的平均电导去除率为24.47%，平均氯化物去除率为26.03%，但由于实际废水的离子种类多于模拟废水，所以工作周期较短，15min后即趋于饱和，另外发现电吸附对实际废水的COD和色度也有较好去除，平均去除率分别为28.26%和29.90%。
　　根据试验结果，设计了一套5m3/h的焦化废水深度处理工艺。