【摘要】：近年來,隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展,能源需求量與日俱增,從而帶動了煤化工產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展。但煤化工行業(yè)產(chǎn)生了大量有毒難降解的廢水,對當前的水資源和環(huán)境局勢帶來巨大壓力,故實現(xiàn)煤化工廢水“零排放”是煤化工行業(yè)發(fā)展的內(nèi)在需求和外部要求,其關鍵點和難點是煤化工濃鹽水的處理,產(chǎn)生的結晶雜鹽處理成本高,處理不當還會留下環(huán)境隱患。因此,降低煤化工濃鹽水中有機物濃度,實現(xiàn)結晶鹽中有機物種類和含量達標,對于實現(xiàn)煤化工濃鹽水工業(yè)鹽分離及資源化利用起到至關重要的作用,本論文針對此問題展開研究。首先,從中煤鄂爾多斯能源化工有限公司現(xiàn)場取回的煤化工濃鹽水碟管式納濾膜出水GC/MS分析結果顯示,濃鹽水中主要含有甲苯類芳香族化合物和長鏈烷烴類,以及少量酯類和萘類等有機物。根據(jù)水質(zhì)條件,本研究構建了共結晶催化臭氧氧化和顆粒活性炭吸附兩大工藝深度處理煤化工濃鹽水進行了研究。其次,對催化臭氧氧化體系進行了深入研究,包括:(1)制備共結晶催化劑,進行了催化劑特性表征并研究了催化劑中毒、結垢問題和催化劑的穩(wěn)定性等問題。(2)工藝運行條件優(yōu)化條件為:O_3投加速率為2.0mg/min,催化劑投加量2.0g/L,pH值和溫度均為原水水質(zhì)條件。(3)用甲苯和辛烷配水,發(fā)現(xiàn)有機物不會使催化劑中毒;再用NaCl和去離子水配水,發(fā)現(xiàn)高濃度的NaCl會影響催化劑的活性和吸附性能。(4)推測分析了催化臭氧氧化的機理,·OH的產(chǎn)生是由共結晶催化劑中氧化物的不同價態(tài)間的e-遷移促進產(chǎn)生的。該催化氧化過程是羥基自由基間接氧化反應,多種氧化反應協(xié)同作用。另外,氯離子導致惰性中間體產(chǎn)生,終止臭氧的鏈分解,降低氧化體系的處理效果。最后,對顆�；钚蕴课焦に嚲臀鍌�方面內(nèi)容進行了深入研究:(1)活性炭動態(tài)實驗時,最佳流動速率為8.0m/h,最佳吸附時間2h,活性炭投加量2.0g/L,PH為3,溫度25℃。針對最佳吸附pH,考慮到了實際工程應用,本研究用Na OH改性后的活性炭能夠保持吸附最佳pH為7左右�？疾鞙囟扔绊憰r,同時用Langmuir模型擬合活性炭對甲苯、辛烷和十一烷的吸附等溫線,結果表明該模型擬合相關性較好。(2)高鹽離子特性影響分析發(fā)現(xiàn),體系中NaCl濃度較低時,鹽會在GAC上吸附,占據(jù)GAC表面活性位,降低其吸附容量。隨著鹽濃度增加,大量的離子產(chǎn)生了電荷屏蔽效應,分子間的排斥力減弱,吸附作用得到改善。另外,溶液中高濃度的NaCl會產(chǎn)生鹽析效應,降低吸附系統(tǒng)中有機物的溶解度,促進了其在GAC表面的轉移。(3)使用熱再生法對改性后活性炭再生,再生結果表明,再生炭的吸附穩(wěn)定性較好。(4)以甲苯、辛烷和十一烷配水研究活性炭吸附動力學,發(fā)現(xiàn)甲苯吸附更符合偽二級動力學模型,辛烷和十一烷的顆粒內(nèi)擴散方程擬合效果更好。本文所建立的非均相催化臭氧氧化體系和顆�；钚蕴课襟w系能夠快速、高效去除煤化工濃鹽水中的難降解有機物,大大提高后續(xù)生產(chǎn)的結晶鹽質(zhì)量,對于實現(xiàn)煤化工廢水“零排放”有較大的實際應用價值。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：X784
【圖文】：

化學性質(zhì)的差異對活性炭的酸度，吸附選擇性，潤濕性，電化學性能，催化性能等都有顯著的影響。活性炭在制備過程中由于存在灰分等雜原子，使得活性炭本身有著缺陷的基本結構，O 等雜原子在活化過程中可以吸附在這些缺陷的結構上，形成包括如酸性官能團、中性官能團和堿性官能團等此類含氧官能團使活性炭吸附性能產(chǎn)生巨大差異。其中含氧官能團和含氮官能團使得活性炭具有酸堿方面的吸附性能存在顯著差異[42-44](如圖 1-2、圖 1-3)。Boehm[42]指出活性炭表面可能存在羧基，酸酐，酚羥基，羰基，醌，內(nèi)酯基、乳醇基等含氧官能團，Boehm 滴定可以測定活性炭表面上含氧官能團的數(shù)目和分布。Kienle 等[46]已經(jīng)成功地檢測到了這些含氧官能團的化學結構。Barton 等[47]通過質(zhì)量滴定、高溫脫附和量熱分析等方法研究了活性炭上的酸定位和堿定位�；钚蕴康谋砻婊瘜W性質(zhì)改性指通過一定的方法改變活性炭表面的官能團種類及數(shù)量以及活性炭的化學構造，控制其疏水/親水性能和與金屬或金屬氧化物的結合能力，達到使活性炭能夠吸附特定特定物質(zhì)的目的[48]。活性炭表面化學性質(zhì)的改性包括氧化改性、還原改性以及負載雜原子和化合物等進行。

圖 1-3 活性炭表面含氮官能團氧化改性溫度下，用適當?shù)难趸瘎┭趸钚蕴勘砻娴墓倌軋F，以提高官能團含量，提高表面極性，減少表面零電荷點 pHpzc，從面極性使其容易吸附極性物質(zhì)，稱為活性炭的表面氧化改性硝酸，氯酸，過氧化氫和硫酸等。等[49]采用高溫氧化和化學改性改變?yōu)豸斈矩悮どa(chǎn)的活性能團發(fā)生了改變。與未氧化的活性炭相比，改性活性炭表面增加了一倍左右，羧基/羥基接近 4 倍，活性炭的表面極性定極性的溶質(zhì)吸附能力增強。Morwski 等[50]使用硝酸處理酚表明，處理過的活性炭對鹽水鹵三甲烷的吸附性能顯著提高和次氯酸改性活性炭。作為最強的氧化劑，經(jīng)過硝酸改性成了大量的酸性官能團。次氯酸的氧化性相對溫和許多，可酸性官能團種類和數(shù)量調(diào)整到適當?shù)闹怠；钚蕴客ㄟ^氧化改加均勻的幾何形狀[52]。范順利等[53]分別用硝酸，過氧化氫性活性炭，并討論了活性炭表面化學性質(zhì)和表面結構的改變

體系去除煤化工濃鹽水有機物的機理探討。附試驗研究研究:考察選定的 GAC 對煤化工濃鹽水中有機物的宜本研究中動態(tài)吸附時最佳濃鹽水流速、活性炭投 pH 值以及吸附溫度。最佳吸附 PH 確定的同時，用性處理，得到更實用于工業(yè)化應用的改性活性炭。性研究：研究了高鹽特性對改性活性炭吸附的影響性炭吸附的影響；GAC 的重復使用與再生性能研究生物工藝的比較：將活性污泥用煤化工濃鹽水馴化，與活性炭吸附對比。與熱力學研究：以煤化工濃鹽水 TOC 為代表污染物處理煤化工濃鹽水的吸附動力學模型和熱力學函數(shù)要研究內(nèi)容，設計了如下的技術路線：

【參考文獻】

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本文編號：2806390