發(fā)布時間：2020-06-14 20:18

【摘要】：根據(jù)日益嚴(yán)格的船舶污油水排放法規(guī)和船舶機艙空間有限的特點,結(jié)構(gòu)簡單的吸附分離技術(shù)適合于船舶機艙含油污水的處理,而研制低成本、吸附容量大的吸附劑是其關(guān)鍵。本文采用一步浸漬化學(xué)活化法制備了膨脹石墨/活性炭復(fù)合吸附劑,開展了以下方面的工作:(1)KOH活化法制備適用于乳化油吸附的活性炭工藝優(yōu)化。為提高活性炭對乳化油的靜態(tài)吸附量,選用酚醛樹脂為碳源、KOH為活化劑,采用單因素試驗法研究了劑料比(氫氧化鉀質(zhì)量/酚醛樹脂質(zhì)量)、活化溫度、活化時間對活性炭吸附乳化油性能的影響,結(jié)合正交試驗法確定了活性炭的最佳制備工藝為:劑料比4:1、活化溫度650℃、活化時間2h,在此工藝條件下制得的活性炭試樣平均孔徑2.43nm、比表面積1402m~2/g,中孔比率76.4%,對乳化油的最大靜態(tài)吸附量為71.1mg/g。(2)研究了成型膨脹石墨密度對其機械強度的影響。通過實驗,確定了膨脹石墨制備的最佳工藝為:膨化溫度為900℃、膨化時間為25s,對應(yīng)的膨脹體積為248.8mL/g。將制備的松散膨脹石墨進(jìn)行機械壓制成型,對成型膨脹石墨進(jìn)行機械強度測試,實驗結(jié)果表明,成型膨脹石墨的質(zhì)量損失率隨著其密度的增加而降低,且當(dāng)密度達(dá)到0.03g/cm~3時,成型膨脹石墨的損失率為7%,成型膨脹石墨機械強度較高。(3)研究了成型膨脹石墨密度、乳化油流率、吸附柱高度對復(fù)合吸附劑吸附除油效果的影響。實驗結(jié)果表明,成型膨脹石墨密度選擇0.03g/cm~3,吸附柱的高度選擇20mm,制備得到的復(fù)合吸附劑對乳化油的處理效果最佳,在0.38mL/s~0.46mL/s流率范圍內(nèi),經(jīng)復(fù)合吸附劑處理后的污水含油量不超過10ppm。試制復(fù)合吸附劑試樣與CYSC-0.5船用油水分離器濾芯的乳化油動態(tài)吸附試驗發(fā)現(xiàn),復(fù)合吸附劑和濾芯材料的單位體積處理量分別為0.447L/cm~3和0.275L/cm~3。(4)復(fù)合吸附劑的機械強度測試與SEM形貌表征。對成型膨脹石墨和復(fù)合吸附劑的抗壓縮和抗破碎性能實驗發(fā)現(xiàn),活性炭的填充增強了復(fù)合吸附劑的抗壓縮、抗破碎的機械性能。SEM形貌表征顯示,膨脹石墨以大孔、超大孔為主,CYSC-0.5油水分離器的濾芯主要成分是聚丙烯超細(xì)纖維;活性炭的注入不影響膨脹石墨的楔形孔結(jié)構(gòu),卻豐富復(fù)合吸附劑的孔隙結(jié)構(gòu),提高了復(fù)合吸附劑對乳化油的“捕捉能力”。(5)復(fù)合吸附劑對乳化油吸附平衡分析。在實驗溫度范圍293-308K內(nèi),復(fù)合吸附劑對乳化油的吸附符合Lagergren準(zhǔn)二級吸附速率模型,復(fù)合吸附劑對乳化油的吸附在15min可達(dá)到吸附平衡,平衡吸附量q_e=67.2mg/g。Tempkin吸附等溫線模型對復(fù)合吸附劑吸附乳化油的擬合度最好,相關(guān)系數(shù)R~2達(dá)到0.9938,對乳化油的飽和吸附量q_m在115.34-170.65mg/g。吸附過程的標(biāo)準(zhǔn)吸附焓變?yōu)樨?fù)值,表明吸附為放熱過程,且|△H~0|41kJ/mol,復(fù)合吸附劑對乳化油的吸附為物理吸附;吸附過程中標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能△G~0為負(fù)值,表明膨脹石墨/活性炭復(fù)合吸附劑對乳化油的吸附為在常溫下可以自發(fā)進(jìn)行。
【學(xué)位授予單位】：集美大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U664.92

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2713303