發(fā)布時(shí)間：2018-12-18 02:53

【摘要】：有機(jī)廢水的排放是造成水體污染的重要原因,其處理已引起人們的高度關(guān)注。酚類有機(jī)物是一類典型的有機(jī)污染物,含酚廢水的毒性強(qiáng)、濃度高、排放量大,迫切需要經(jīng)濟(jì)有效的處理技術(shù)。在已有的處理工藝中,活性炭吸附具有處理效率高、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì),但是存在著活性炭制備成本高、吸附飽和后再生困難等問(wèn)題。本研究針對(duì)這些問(wèn)題展開,采用微波輻射法制備了高比表面積竹基活性炭,實(shí)現(xiàn)了活性炭的清潔、低成本生產(chǎn);以4-氯酚模擬廢水為處理對(duì)象,建立了含酚廢水的活性炭吸附-微波強(qiáng)化濕式氧化處理工藝;研究探討了酚類有機(jī)物在活性炭材料上的吸附行為與機(jī)理。 以竹材這種可再生資源作為原料,以磷酸作為活化劑,開發(fā)了竹基活性炭的微波輻射制備工藝�？疾炝宋⒉üβ�、輻射時(shí)間、磷酸用量、浸漬時(shí)間等因素對(duì)制備效果的影響,確定了優(yōu)化工藝條件為:微波功率350W,微波輻射時(shí)間20min,磷酸與竹料質(zhì)量比1:1,磷酸浸漬時(shí)間24h。優(yōu)化條件下所制備活性炭以微孔為主,比表面積達(dá)到1335m~2/g,收率達(dá)到45%。對(duì)活性炭表面性能的表征分析表明,活性炭表面含有較多的酸性基團(tuán),表現(xiàn)出較強(qiáng)的酸性�；罨^(guò)程中竹料的化學(xué)鍵大部分被破壞,表面的氧、氮元素含量下降,碳元素含量有所上升,同時(shí)引入了少量的磷元素。采用微波輻射法對(duì)所制備的竹基活性炭進(jìn)行熱處理,發(fā)現(xiàn)活性炭的微孔隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而降低,但是中孔有一定程度的發(fā)展。微波熱處理導(dǎo)致活性炭表面酸性官能團(tuán)數(shù)量下降,堿性增強(qiáng)。對(duì)所制備竹基活性炭的吸附性能進(jìn)行了評(píng)價(jià),其苯酚飽和吸附量達(dá)到105mg/g,與商業(yè)活性炭吸附性能相當(dāng)。 以顆�；钚蕴亢突钚蕴坷w維為吸附劑,建立了4-氯酚廢水的活性炭吸附-微波強(qiáng)化濕式氧化處理工藝,實(shí)現(xiàn)了4-氯酚的高效降解和活性炭的有效再生�？疾炝嘶钚蕴坑昧�、吸附時(shí)間、pH、溫度和無(wú)機(jī)鹽對(duì)活性炭吸附4-氯酚效果的影響。在微波強(qiáng)化濕式氧化再生活性炭工藝中,考察了體系壓力、H_2O_2用量、反應(yīng)時(shí)間、pH和投加催化劑對(duì)活性炭再生效率的影響,確定了優(yōu)化工藝條件為:體系壓力0.5MPa,H_2O_2加入量10mmol,反應(yīng)時(shí)間20min,顆�；钚蕴吭偕�0.15mmol/L的Cu~(2+)作為催化劑,活性炭纖維再生以0.10mmol/L的Fe~(3+)和0.05mmol/L的Cu~(2+)作為催化劑,優(yōu)化條件下再生效率達(dá)到95%。對(duì)微波強(qiáng)化濕式氧化工藝出水檢測(cè)表明,出水中4-氯酚濃度僅為0.4mg/L,主要降解中間產(chǎn)物為甲酸和乙酸,可生化性顯著提高。對(duì)比研究表明,活性炭吸附-微波強(qiáng)化濕式氧化組合工藝對(duì)4-氯酚的降解效率明顯高于均相濕式氧化工藝,表明發(fā)生在固液界面處的氧化反應(yīng)對(duì)活性炭再生具有重要作用,活性炭在濕式氧化階段起到了催化作用。微波輻射下濕式氧化工藝對(duì)活性炭的再生效率明顯優(yōu)于常規(guī)加熱方式,表明微波與活性炭之間的耦合作用強(qiáng)化了對(duì)有機(jī)物的氧化降解能力。高溫條件下4-氯酚與活性炭之間的作用力減弱、解吸速率提高,加速了其氧化降解。經(jīng)多次微波強(qiáng)化濕式氧化再生后,活性炭的吸附性能有所下降,但是仍然保持在較高的水平,分析表明活性炭吸附性能的下降主要是由中間降解產(chǎn)物的累積造成的。對(duì)多次再生的顆�；钚蕴窟M(jìn)行微波輻射活化,處理后活性炭在很大程度上恢復(fù)了吸附性能。 本文研究了酚類有機(jī)物在顆�；钚蕴亢突钚蕴坷w維上的吸附行為與機(jī)理。對(duì)吸附等溫線、動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)進(jìn)行了擬合與分析。吸附等溫線數(shù)據(jù)擬合表明Redlich-Peterson模型的擬合結(jié)果最好。對(duì)吸附動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)的擬合表明,準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型的擬合結(jié)果較好;內(nèi)擴(kuò)散模型擬合表明擴(kuò)散過(guò)程受到孔隙結(jié)構(gòu)及已吸附有機(jī)物的影響。熱力學(xué)分析表明,吸附過(guò)程的ΔGo為負(fù)值,其絕對(duì)值隨著取代基的增加而提高,表明吸附作用力增強(qiáng);ΔHo也為負(fù)值,其絕對(duì)值隨著取代基的增加而降低,表明物理吸附作用增強(qiáng);ΔSo隨著取代基團(tuán)的增加而提高,表明固液界面的混亂程度逐漸加強(qiáng)。對(duì)吸附機(jī)理的探討表明,π-π作用是活性炭與苯酚之間的重要作用力。對(duì)吸附動(dòng)力學(xué)和等溫線分析表明,空間位阻效應(yīng)對(duì)吸附動(dòng)力學(xué)的影響主要與吸附質(zhì)的最大維分子尺度有關(guān),空間位阻效應(yīng)對(duì)平衡吸附的影響主要與吸附質(zhì)的次大維分子尺度有關(guān)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：X703

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李鋒民;鄭浩;邢寶山;王震宇;;植物生物質(zhì)制備活性炭研究進(jìn)展[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2009年28期

2 張國(guó)宇,王鵬,石巖,馬慧俊,洪光;微波誘導(dǎo)Fe_2O_3/Al_2O_3催化劑催化氧化處理水中苯酚[J];催化學(xué)報(bào);2005年07期

3 中國(guó)工程院“21世紀(jì)中國(guó)可持續(xù)發(fā)展水資源戰(zhàn)略研究”項(xiàng)目組;中國(guó)可持續(xù)發(fā)展水資源戰(zhàn)略研究綜合報(bào)告[J];中國(guó)工程科學(xué);2000年08期

4 王秀芳,張會(huì)平,肖新顏,陳煥欽;高比表面積活性炭研制進(jìn)展[J];功能材料;2005年07期

5 姜思朋,王鵬,張國(guó)宇,洪光,馬慧俊;微波誘導(dǎo)氧化法處理BF-BR染料廢水[J];中國(guó)給水排水;2004年04期

6 劉桂芳;李旭春;馬軍;郭洪光;;活性炭吸附水中酚類內(nèi)分泌干擾物試驗(yàn)研究[J];中國(guó)給水排水;2008年21期

7 關(guān)曉輝;于海斌;宋廣亮;;萃取法去除油頁(yè)巖干餾污水中酚類物質(zhì)的研究[J];中國(guó)給水排水;2009年15期

8 胡妙生，，徐根良;厭氧生物活性炭流化床處理制藥廢水[J];中國(guó)給水排水;1996年04期

9 傅大放,鄒宗柏,曹鵬;活性炭的微波輻照再生試驗(yàn)[J];中國(guó)給水排水;1997年05期

10 王增玉,張敬東;難生物降解有機(jī)廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展[J];工業(yè)水處理;2002年12期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 張利波;煙桿基活性炭的制備及吸附處理重金屬?gòu)U水的研究[D];昆明理工大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 郭亞萍;活性炭電吸附處理水中氯仿的研究[D];東北師范大學(xué);2002年

本文編號(hào)：2385205