發(fā)布時(shí)間：2020-05-16 04:27

【摘要】：煤制油生產(chǎn)是為了實(shí)現(xiàn)煤炭高效利用,將煤經(jīng)過加工轉(zhuǎn)化為柴油、汽油、烯烴等產(chǎn)品,近年來在我國(guó)得到了快速的發(fā)展。但是煤制油廢水的處理問題也逐漸暴露出來,煤制油廢水的污染濃度高,色度大,有一定的含油量,可生化性差等問題都制約了我國(guó)煤制油行業(yè)的發(fā)展。吸附法是處理煤化工廢水預(yù)處理環(huán)節(jié)中重要的方法,通常選用多空吸附材料作為吸附劑,但其成本高、二次利用率低的問題限制了其發(fā)展。本文選用廉價(jià)易得的煤粉作為吸附劑,并且在不同條件下改性過后,研究其在靜態(tài)吸附過程中對(duì)含油廢水吸附的可行性。通過配置特征污染物,對(duì)比分析在不同吸附劑投加量、吸附時(shí)間、pH等條件下吸附效果;結(jié)合及種煤粉性質(zhì)探究其吸附機(jī)理。最后提出在氣浮預(yù)處理工藝過程中加入煤粉吸附劑,為煤粉吸附的工業(yè)試驗(yàn)提出一定的理論支持。本文選用的廢水來自寧夏寧東神華寧煤集團(tuán)400萬噸/年煤炭間接液化項(xiàng)目中的含油廢水,通過GC-MS分析得到廢水中主要有機(jī)污染物為鄰甲酚等酚類物質(zhì),COD含量為11583 mg/L,水樣呈深褐色。煤粉就近取材,選用該項(xiàng)目煤氣化工藝中加壓輸送前的長(zhǎng)焰煤,經(jīng)過鹽酸、硫酸、微波、硝酸以及氫氧化鈉改性后,通過工業(yè)分析,利用XRF、XRD、SEM、FTIR、BET等分析技術(shù)進(jìn)行表征,鹽酸、硫酸與微波改性后的煤粉孔隙率與比表面積都有大幅度的提高,降低煤粉表面的電負(fù)性,促進(jìn)吸附的進(jìn)行。通過靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)得到煤粉投加量、吸附時(shí)間、溫度、pH值等因素對(duì)廢水去除率的影響。煤粉改性后,吸附效果得到改善,四種煤粉的吸附性能大小為H_2SO_4HCl≈MVRaw。模擬廢水的吸附等溫線更符合Flundilich吸附等溫模型,而實(shí)際廢水的Langmuir吸附等溫模型、Flundilich吸附等溫模型和Temkin吸附等溫模型的R~2均大于0.98,說明吸附方式為物理吸附與化學(xué)吸附相結(jié)合,也可以推斷出實(shí)際廢水的種類更加復(fù)雜。通過熱力學(xué)參數(shù)計(jì)算,ΔG~0與ΔS~0的值始終為負(fù)數(shù),說明吸附是一個(gè)自發(fā)的過程,并且吸附過程自由度降低,溫度升高會(huì)影響吸附效果。的值均在20 kJ/mol左右,說明吸附過程均以物理吸附為主。通過動(dòng)力學(xué)特征研究發(fā)現(xiàn),準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型能夠很好的描述廢水在幾種煤粉上的吸附行為,Webber-Morris顆粒內(nèi)部擴(kuò)散曲線未通過原點(diǎn),表明煤粉吸附廢水中有機(jī)物分子為夜液膜擴(kuò)散和顆粒內(nèi)部擴(kuò)散共同控制。幾種煤粉的吸附活化能均小于30 kJ/mol,由此判斷幾種吸附過程物理吸附均為主導(dǎo),且吸附較易進(jìn)行。利用氣浮柱系統(tǒng)對(duì)煤粉吸附進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析,考察進(jìn)水流速、泡沫層厚度以及充氣量三種因素對(duì)于吸附效果的影響,并通過設(shè)計(jì)響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)研究各因素間的交互關(guān)系,經(jīng)過分析,進(jìn)水流速對(duì)去除率的影響極大,這種影響基本不受泡沫層厚度與充氣量的影響而變化,并且分析結(jié)果表明:在進(jìn)水流速為0.4m/s,泡沫層厚度2 cm,充氣量為350 L/h時(shí)去除率最高。
【圖文】：

研究路線圖

圖 2-1 吸附的三個(gè)基本過程（a）分子在吸附劑顆粒流體界面膜內(nèi)移動(dòng)，(b)分子在顆粒內(nèi)擴(kuò)散，(c)分子吸附在細(xì)孔表面Figure 2-1 Three basic process of adsorptiona) Molecules move in the fluid interface membrane of particles, (b) The molecular diffusioninside the particles, (c) The adsorption of molecular on the surface of the pores.3 吸附等溫理論對(duì)給定固-液體系，在溫度一定時(shí)，可以認(rèn)為吸附作用勢(shì)一定，這是吸附量液相濃度的函數(shù)，這個(gè)關(guān)系叫做吸附等溫線，這是研究液相吸附最常用的方不同的吸附劑與吸附質(zhì)組合可得到各種不同的吸附等溫線，等溫線的類型在程度上可以反應(yīng)吸附劑表面結(jié)構(gòu)、孔結(jié)構(gòu)及吸附劑-吸附質(zhì)之間的相互作用，一步了解其相互吸附作用力和表征吸附劑表面。更具不同的吸附理論和機(jī)理，，已經(jīng)建立了以下污染物在固體表面上吸附的等溫線模型：（1）Henry 模型；）Freundlich 模型；（3）langmuir 模型；（4）BET 模型；（5）D-R 模型。除了常用的模型以外，還有 Redlich-Peterson（R-P）模型、擴(kuò)散界面（Temkin）
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O647.3;X784

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2666174