本文關(guān)鍵詞：有機(jī)廢水的煤吸附凈化機(jī)理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：吸附法廣泛應(yīng)用于焦化廢水和含油廢水等有機(jī)廢水處理與回收工藝中,對水體顆粒物和難降解有機(jī)物都具有較好的處理效果。吸附法的優(yōu)點(diǎn)很多,但也存在成本高和產(chǎn)生底泥的缺點(diǎn),如何揚(yáng)長避短,是研究過程中考慮的重要問題。煤是一種復(fù)雜的多孔介質(zhì),是天然吸附劑,且吸附后的煤可以繼續(xù)作為原用途使用,其價值沒有減少,本文提出將煤用于吸附處理工業(yè)有機(jī)廢水,以褐煤、焦煤和無煙煤吸附處理模擬焦化廢水為研究對象,對煤吸附難降解大分子有機(jī)物的吸附規(guī)律、吸附效率、吸附過程、吸附類型和吸附機(jī)理進(jìn)行了研究分析。據(jù)此提出了煤吸附凈化法,并對其在焦化廢水和含油廢水中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了探索研究,為煤吸附凈化法的工藝開發(fā)和工業(yè)應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面:對煤樣的理化性質(zhì)進(jìn)行了研究分析。通過XRF、XRD、SEM、FTIR以及滴定法研究分析得到了三種煤樣的元素組成、礦物組成、表面微觀形貌特性以及表面的含氧官能團(tuán)組成及含量;通過BEL全自動吸附儀測試,得到了三種煤樣的比表面積、孔表面積、孔容及孔徑分布等特性;同時研究得到了p H對煤比表面積的影響,利用熱重-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用研究分析了煤的熱穩(wěn)定性。從煤的物化性質(zhì)上證明了煤作為吸附劑的可行性。采用常規(guī)水質(zhì)分析方法和GC/MS分析方法對焦化廢水的常規(guī)指標(biāo)、有機(jī)物組成及含量等理化性質(zhì)進(jìn)行了研究分析,得到廢水中的主要有機(jī)污染物是苯酚類,其次是喹啉類、吡啶類、吲哚類以及其他大分子稠環(huán)類物質(zhì)。建立了靜態(tài)吸附試驗(yàn)系統(tǒng),確定了有機(jī)物含量的測定方法,通過靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)得到了煤樣投加量、恒溫振蕩吸附時間、不同吸附質(zhì)初始濃度、溶液p H值、溫度等因素對溶液中單一大分子有機(jī)物(喹啉、吡啶、吲哚和苯酚)去除的效果及影響規(guī)律。同時研究了煤樣對混合有機(jī)物溶液的吸附效果,不同的有機(jī)物具有不同的分子組成、分子結(jié)構(gòu)、官能團(tuán)及分子尺寸,在煤粉的孔隙中具有不同的吸附孔徑和吸附點(diǎn),有機(jī)物之間存在競爭吸附,其吸附效率順序?yàn)猷胚徇拎け椒��？疾炝撕置骸⒔姑汉蜔o煙煤吸附大分子有機(jī)物(喹啉、吡啶、吲哚和苯酚)的熱力學(xué)特征。并采用Langmuir、Freundlich、Temkin、Redlich-Peterson(R-P)和Dubinin-Radushkevich(D-R)五種等溫吸附模型對三種煤樣的等溫吸附線做了擬合,并對擬合結(jié)果做了誤差分析,得到褐煤、焦煤和無煙煤吸附大分子有機(jī)物的過程符合Freundlich和R-P方程。以焦煤吸附喹啉為研究對象,計(jì)算其熱力學(xué)函數(shù)ΔG°、ΔH°和ΔS°,其中△G°的值都小于0,得到其吸附過程主要是一個自發(fā)的過程;ΔH°=㧟21.27 KJ·mol-1,放熱量在20.00 KJ·mol-1左右,吸附過程為放熱反應(yīng),主要為物理吸附,在低溫時有利于吸附過程;ΔS°=㧟66.48 K J·mol-10,表明分子被吸附到煤表面上以后運(yùn)動受到限制,使吸附熵減小�？疾炝撕置�、焦煤和無煙煤吸附大分子有機(jī)物(喹啉、吡啶、吲哚和苯酚)的動力學(xué)特征。分別用準(zhǔn)一級動力學(xué)方程、準(zhǔn)二級動力學(xué)方程、顆粒內(nèi)部擴(kuò)散模型和Bangham模型四種吸附動力模型對三種煤樣的吸附動力學(xué)曲線進(jìn)行擬合,并對擬合曲線進(jìn)行誤差分析,得到褐煤、焦煤和無煙煤吸附溶液中有機(jī)物的吸附動力學(xué)曲線符合準(zhǔn)二級動力學(xué)速率方程,吸附的過程由顆粒內(nèi)擴(kuò)散和膜擴(kuò)散共同控制。吸附速率與吸附劑的比表面積成正相關(guān)。以焦煤吸附喹啉為研究對象,計(jì)算得到其吸附活化能Ea=5.51 KJ·mol-1,其吸附過程屬于物理吸附,且吸附活化能較小,吸附較易進(jìn)行。建立了動態(tài)吸附試驗(yàn)系統(tǒng),考察了褐煤、焦煤和無煙煤吸附大分子有機(jī)物(喹啉、吡啶、吲哚和苯酚)的動態(tài)吸附。研究了吸附質(zhì)濃度、流速和吸附柱個數(shù)對吸附效果的影響規(guī)律。以褐煤、焦煤和無煙煤吸附喹啉為代表,建立了吸附柱吸附動力學(xué)數(shù)學(xué)模型,得到穿透曲線的計(jì)算公式,模型和公式可以較好研究分析焦煤吸附柱的動態(tài)吸附過程。研究對比分析了褐煤、焦煤和無煙煤吸附大分子有機(jī)物(喹啉、吡啶、吲哚和苯酚)前后的FTIR、SEM、XPS圖譜,測試了三種煤樣的零電點(diǎn)和等電點(diǎn),得到煤樣吸附有機(jī)物存在物理吸附和化學(xué)吸附兩種吸附形式,經(jīng)過推理研究得到煤吸附有機(jī)物的作用機(jī)理。提出了煤吸附凈化法,考察了煤吸附凈化法在焦化廢水和含油污水中的實(shí)際應(yīng)用效果,得到了煤吸附凈化法在焦化廢水和含油污水中應(yīng)用的最佳條件,并對煤吸附凈化法用于含油污水的吸附凈化機(jī)理進(jìn)行了討論分析,得到煤吸附油的吸附類型和吸附凈化過程機(jī)理。
【關(guān)鍵詞】：煤 有機(jī)物 孔隙結(jié)構(gòu) 動力學(xué) 熱力學(xué) 吸附機(jī)理 煤吸附凈化法
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O647.3;X703
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-10
• Extended Abstract10-35
• 變量注釋表35-36
• 變量注釋表（續(xù)）36-38
• 1 引言38-43
• 1.1 課題的背景及意義38-39
• 1.2 課題的提出39-40
• 1.3 研究內(nèi)容、方法及技術(shù)路線40-43
• 2 文獻(xiàn)綜述43-60
• 2.1 焦化及含油廢水的來源及水質(zhì)特點(diǎn)43-47
• 2.2 難降解焦化廢水的處理技術(shù)47-52
• 2.3 含油污水處理技術(shù)52-54
• 2.4 吸附理論概述54-58
• 2.5 難降解有機(jī)物的吸附機(jī)理研究58-59
• 2.6 本章小結(jié)59-60
• 3 煤的理化性質(zhì)60-100
• 3.1 試驗(yàn)部分60-66
• 3.2 化學(xué)組成及微觀形貌分析66-74
• 3.3 煤樣表面含氧官能團(tuán)分析74-75
• 3.4 煤的孔隙結(jié)構(gòu)75-96
• 3.5 熱重-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用研究96-98
• 3.6 本章小結(jié)98-100
• 4 焦化廢水的理化性質(zhì)100-112
• 4.1 試驗(yàn)部分100-105
• 4.2 常規(guī)水質(zhì)分析105-106
• 4.3 焦化廢水中的有機(jī)物組成106-111
• 4.4 本章小結(jié)111-112
• 5 煤的靜態(tài)吸附性能研究112-139
• 5.1 實(shí)驗(yàn)部分112-127
• 5.2 煤的吸附性能研究127-136
• 5.3 混合有機(jī)物的吸附試驗(yàn)136-137
• 5.4 本章小結(jié)137-139
• 6 熱力學(xué)及動力學(xué)研究139-171
• 6.1 吸附熱力學(xué)139-143
• 6.2 吸附動力學(xué)143-147
• 6.3 吸附熱力學(xué)研究147-164
• 6.4 吸附動力學(xué)研究164-169
• 6.5 本章小結(jié)169-171
• 7 煤的動態(tài)吸附性能研究171-194
• 7.1 實(shí)驗(yàn)部分171-175
• 7.2 煤的動態(tài)吸附175-179
• 7.3 動態(tài)吸附數(shù)學(xué)模擬與計(jì)算179-193
• 7.4 本章小結(jié)193-194
• 8 煤吸附機(jī)理及特性研究194-206
• 8.1 實(shí)驗(yàn)部分194-196
• 8.2 煤吸附有機(jī)物的特性分析196-202
• 8.3 煤吸附有機(jī)物的凈化機(jī)理202-205
• 8.4 本章小結(jié)205-206
• 9 煤吸附凈化法的應(yīng)用206-220
• 9.1 煤吸附凈化法在焦化廢水中的應(yīng)用206-211
• 9.2 煤吸附凈化法在含油廢水中的應(yīng)用211-218
• 9.3 本章小結(jié)218-220
• 10 結(jié)論與展望220-226
• 10.1 主要結(jié)論220-223
• 10.2 主要創(chuàng)新點(diǎn)223-224
• 10.3 研究工作展望224-226
• 參考文獻(xiàn)226-240
• 作者簡介240-242
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集242

  本文關(guān)鍵詞：有機(jī)廢水的煤吸附凈化機(jī)理研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：334986