采用攪拌吸附方式對鋼渣去除4BE進(jìn)行研究,分析了4BE濃度、鋼渣粒徑、鋼渣用量、攪拌轉(zhuǎn)速等條件對吸附過程平衡吸附量、吸附速率和吸附平衡時間的影響。研究結(jié)果表明,吸附速率主要受鋼渣粒徑和鋼渣用量的影響,而4BE濃度和攪拌轉(zhuǎn)速對其影響較小;平衡吸附量不受4BE濃度、鋼渣粒徑、鋼渣用量、攪拌轉(zhuǎn)速的影響;吸附平衡時間主要受鋼渣粒徑和鋼渣用量的影響,4BE濃度和攪拌轉(zhuǎn)速對其影響較小。以吸附平衡時間為依據(jù),確定鋼渣粒徑和鋼渣用量,可優(yōu)化運行操作參數(shù)。
【部分圖文】：

鋼渣吸附去除染料廢水中4BE時，鋼渣總吸附量決定了凈化效果，而平衡吸附量影響鋼渣消耗成本，吸附平衡時間制約鋼渣凈化效率。4BE濃度對鋼渣總吸附量、平衡吸附量和吸附平衡時間的影響如圖1所示。由圖1可見，恒定鋼渣與4BE質(zhì)量比，總吸附量隨4BE濃度的增加呈線性增加的趨勢，4BE濃度從10 mg/L增加到30 mg/L，總吸附量從9.197 mg增加到28.995 mg，增加了19.798 mg，總吸附量與4BE濃度線性擬合方程為y=0.493 03+0.991 05x(相關(guān)性良好，R2=0.999 19)。平衡吸附量隨4BE濃度的增加先升高然后趨于穩(wěn)定，4BE濃度從10mg/L增加到15 mg/L，平衡吸附量從1.839 4 mg/g增加到1.939 6 mg/g，增加了0.100 2 mg/g，繼續(xù)增加4BE濃度到30 mg/L，平衡吸附量基本穩(wěn)定在1.939 0 mg/g(偏差小于±0.019 6 mg/g)。這說明鋼渣的吸附容量較為穩(wěn)定，對4BE濃度適應(yīng)范圍較廣。吸附平衡時間隨4BE濃度的增加先減小然后趨于穩(wěn)定。4BE濃度為10 mg/L時，吸附平衡時間為120 min,4BE濃度大于10 mg/L時吸附平衡時間基本穩(wěn)定在100 min，且吸附前10 min的吸附量達(dá)到吸附總量的55%以上。這說明平衡吸附量和吸附平衡時間與廢水中4BE濃度不相關(guān)(濃度大于15mg/L)，因此工藝設(shè)計時廢水中4BE濃度影響因素不納入關(guān)鍵制約條件。吸附過程中，4BE濃度變化對吸附速率的影響如圖2所示。

由圖1可見，恒定鋼渣與4BE質(zhì)量比，總吸附量隨4BE濃度的增加呈線性增加的趨勢，4BE濃度從10 mg/L增加到30 mg/L，總吸附量從9.197 mg增加到28.995 mg，增加了19.798 mg，總吸附量與4BE濃度線性擬合方程為y=0.493 03+0.991 05x(相關(guān)性良好，R2=0.999 19)。平衡吸附量隨4BE濃度的增加先升高然后趨于穩(wěn)定，4BE濃度從10mg/L增加到15 mg/L，平衡吸附量從1.839 4 mg/g增加到1.939 6 mg/g，增加了0.100 2 mg/g，繼續(xù)增加4BE濃度到30 mg/L，平衡吸附量基本穩(wěn)定在1.939 0 mg/g(偏差小于±0.019 6 mg/g)。這說明鋼渣的吸附容量較為穩(wěn)定，對4BE濃度適應(yīng)范圍較廣。吸附平衡時間隨4BE濃度的增加先減小然后趨于穩(wěn)定。4BE濃度為10 mg/L時，吸附平衡時間為120 min,4BE濃度大于10 mg/L時吸附平衡時間基本穩(wěn)定在100 min，且吸附前10 min的吸附量達(dá)到吸附總量的55%以上。這說明平衡吸附量和吸附平衡時間與廢水中4BE濃度不相關(guān)(濃度大于15mg/L)，因此工藝設(shè)計時廢水中4BE濃度影響因素不納入關(guān)鍵制約條件。吸附過程中，4BE濃度變化對吸附速率的影響如圖2所示。由圖2可知，不同4BE濃度下，吸附速率隨吸附時間的變化趨勢較為一致，均隨吸附時間的延長逐步減小，其中吸附速率在吸附反應(yīng)10 min前的變化較為劇烈，下降了0.569 9 mg/(g·min)，是下降總量0.663 0 mg/(g·min)的85.96%。吸附時間到20 min時，吸附速率從初始0.640 3 mg/(g·min)下降到0.058 3 mg/(g·min)后基本不變。吸附速率在吸附反應(yīng)1 min到5 min時下降較快，下降率達(dá)到73.64%。說明保持鋼渣對4BE有較高的吸附速率，需要控制吸附反應(yīng)在5 min內(nèi)，此時的吸附容量為0.887 1 mg/g，占平衡吸附量的46.55%，鋼渣利用率較低。吸附反應(yīng)為40 min時的吸附容量為1.376 4 mg/g，占平衡吸附量的74.83%，吸附速率為0.034 41 mg/(g·min)且達(dá)到穩(wěn)定。這說明吸附反應(yīng)控制40 min以內(nèi)，可以確保較高的吸附速率、吸附量和鋼渣利用率。

添加鋼渣10.0 g,100 mg/L濃度的4BE廢水200 m L，轉(zhuǎn)速200 r/min條件下，改變鋼渣粒徑，考察其對吸附量及吸附平衡的影響，如圖3所示。由圖3可知，總吸附量與平衡吸附量隨鋼渣粒徑的減小先升高然后趨于穩(wěn)定。鋼渣粒徑從20～40目提高到60～80目，總吸附量從14.632 mg提高到19.276 mg，增加了4.644 mg，繼續(xù)提高鋼渣目數(shù)，總吸附量基本穩(wěn)定在19.515 mg，偏差小于1.22%;平衡吸附量從1.463 2 mg/g提高到1.927 6 mg/g，增加了0.464 4 mg/g，繼續(xù)提高鋼渣目數(shù)，平衡吸附量基本穩(wěn)定在1.951 5 mg，偏差小于1.22%。這說明鋼渣目數(shù)小于40目時，總吸附量與平衡吸附量受到鋼渣粒徑的影響較大;鋼渣目數(shù)大于60目時，總吸附量與平衡吸附量與鋼渣粒徑無關(guān)。吸附平衡時間隨鋼渣粒徑的減小而縮短，且變化幅度較大。20～40目鋼渣吸附4BE到達(dá)吸附平衡時間為190 min，而>200目鋼渣達(dá)到吸附平衡時間僅需要1 min。在實際工程應(yīng)用中可通過減小鋼渣粒徑來增大設(shè)備的廢水處理能力。鋼渣粒徑對吸附速率的影響如圖4所示。

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