活性炭对焦化废水中苯并[a]芘的去除工艺研究

摘要

焦化行业促使经济发展突飞猛进的同时也给环境带来了沉重的压力，给生态造成了严重的破坏，其中以焦化废水的污染最为严重。焦化厂在炼焦过程中会产生大量污染物浓度高，成分复杂，毒性大的有机废水。这些焦化废水经不同方法处理后，除部分可回用于熄焦等工艺过程外，仍然有大量不达标的废水向环境排放。这种还有大量有机污染物的废水超标排放不仅会使周围的水体、水生物、农作物等产生很大危害，通过食物链也会对人体产生毒害作用，如废水中的含氮化合物可导致水体富营养化，油、氰化物等可抑制鱼类生存;酚类化合物会使蛋白质变性;多环芳烃类化合物可致癌和致突变。苯并[a]芘作为一种化学三致物，具有难降解难去除的特性，存在于焦化废水中，排放到环境中会给人类造成极大的危害。目前，去除COD、氨氮等的方法已经成熟，去除效果也较好，但是对于高毒性的多环芳烃类化合物如苯并[a]芘的去除效果不好，而且成本较高，不能满足对工业废水的治理和达标排放的需要。因此，如何去除焦化废水中的苯并[a]芘，以达到排放标准是工业污水处理中亟待解决的问题。
　　 本文通过对三种自制活性炭的物理特性、化学特性及对苯并[a]芘吸附能力的比较，选出性能较优的活性炭。并用此种活性炭对焦化废水原水中的苯并[a]芘进行吸附，采用静态吸附和动态吸附两种方式从温度、pH、投放量和吸附时间四个方面探究可以使焦化废水中的苯并[a]芘吸附量达到最大。结果表明:
　　 (1)通过比较三种材料活性炭的物理表征及对亚甲基蓝、碘和苯并[a]芘的吸附性能的特征，确定出农副产品活性炭的吸附性能最强，因此将农副产品活性炭作为本实验的吸附材料;
　　 (2)静态吸附试验中，采用4g活性炭，在20℃下，pH为9时对250mL焦化废水原水吸附50-60分钟，去除率可达66.67％，并且重复实验操作一次，即32kg/吨水，对焦化废水中的苯并[a]芘的去除率可达到98.3％;
　　 (3)动态吸附实验中，采用4g活性炭，在20℃下，pH为9时，水流速不小于1.84mL/min，去除率可达到77％。重复实验操作一次，即32kg/吨水，焦化废水中的苯并[a]芘去除率可达到98.8％。投放量和流速存在y=0.26x+0.8，R2=0.9657的线性关系，说明投放量为x时，流速不大于y时，去除率会达到最高。随着投放量的增加，流速的值也会随着适当增大，如果流速增加过大的话可能是活性炭与焦化废水接触的时间不充分而影响的苯并[a]芘的去除率;
　　 (4)为了使焦化废水水中的苯并[a]芘去除率可达到最高，并且使活性炭得到更充分的利用，最好采用动态吸附法对焦化废水水中的苯并[a]芘进行吸附。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 焦化废水的来源、危害和处理现状

1．1．1 焦化废水的来源

1．1．2 焦化废水的危害

1．1．3 国内外焦化废水的处理现状及技术

1．2 活性炭的研究概况

1．2．1 活性炭的性质与分类

1．2．2 活性炭在污水处理中的应用

1．2．3 活性炭吸附性能的指标和作用

1．3 苯并[a]芘的有关研究

1．3．1 苯并[a]芘的理化性质

1．3．2 苯并[a]芘的来源

1．3．3 苯并[a]芘的危害

1．3．4 苯并[a]芘的检测方法

1．4 本研究的目的与意义

1．5 本研究的主要内容与技术路线

2 实验材料与方法

2．1 实验材料和试剂

2．1．1 实验材料

2．1．2 主要试剂

2．2 主要仪器及设备

2．3 实验方法

2．3．1 活性炭的制备

2．3．2 活性炭性能指标的测定方法

2．3．3 焦化废水中苯并[a]芘的检测方法建立

2．3．4 焦化废水的采集及处理

2．3．5 检测：高效液相色谱

2．3．6 活性炭对焦化废水的吸附

2．3．7 数据处理

3 结果与分析

3．1 三种材料活性炭的吸附性能指标

3．1．1 三种活性炭对亚甲基蓝和碘的吸附情况

3．1．2 三种活性炭对焦化废水中苯并[a]芘吸附性能的比较

3．2 电镜扫描、吸附容量及吸附等温线

3．3 振荡吸附的最佳工艺确定

3．3．1 不同温度和pH值对吸附苯并[a]芘的影响

3．3．2 不同投放量和吸附时间对吸附苯并[a]芘的影响

3．3．3 不同振速对苯并[a]芘吸附的影响

3．3．4 吸附次数对焦化废水中的苯并[a]芘的去除影响

3．4 柱吸附的最佳工艺确定

3．4．1 不同温度和pH值对吸附苯并[a]芘的影响

3．4．2 不同投放量和流速对吸附苯并[a]芘的影晌

3．4．3 吸附次数对焦化废水中的苯并[a]芘的去除影响

3．5 活性炭处理焦化废水模型及经济分析

4 讨论

4．1 温度和pH对活性炭吸附焦化废水中苯并[a]芘效果的影响

4．2 投放量和吸附时间对活性炭吸附焦化废水中苯并[a]芘效果的影响

5 结论

致谢

参考文献

附录