活性炭纖維吸附法脫除廢水中對氯苯酚及吸附劑的再生

1、第33卷第1期遼 寧 化 工Vol.33,No.1 2004年1月Liaoning Chemical Industry January,2004科學研究 活性炭纖維吸附法脫除廢水中 對氯苯酚及吸附劑的再生 范俊剛,王紅心,王祝敏,李 平(沈陽化工學院,遼寧沈陽110142摘 要: 采用活性炭纖維(ACF處理對氯苯酚(PCP模擬廢水,通過靜態(tài)和動態(tài)吸附研究,測定了吸附等溫平衡線、動態(tài)突破曲線,并研究了ACF對PCP的吸附速率。結果表明,ACF對PCP的吸附容量較大,吸附平衡關系服從Lan gmui r型吸附等溫線;吸附速率快;吸附達飽和的AC F用NaOH溶液再生,解吸速率很快,再生后吸附容量基

2、本不變。關 鍵 詞: 活性炭纖維;對氯苯酚;吸附;再生中圖分類號: TQ425.1 文獻標識碼: A 文章編號: 10040935(20040100103酚類化合物廣泛存在于石油化工廠、樹脂廠、焦化廠、煉油化工廠等排放的含酚廢水中,它能與生物活體的蛋白質(zhì)結合使其變性,最終引起組織損傷、壞死,導致生物中毒。因此,開發(fā)經(jīng)濟有效的脫除廢水中酚類化合物的工藝是非常有意義的。含酚廢水的處理方法一般分為物化法、化學法和生化法3大類。物化法包括溶劑萃取法、吸附法、液膜法等。從環(huán)境和經(jīng)濟效益兩個角度考慮,水處理技術應盡量首先考慮兼顧資源回收利用與廢水處理達標排放的技術。吸附法是一種操作簡便、可實現(xiàn)廢水中有用資

3、源回收利用,對高、低濃度廢水均適用的物理化學方法。但若吸附劑再生性能差、價格貴,則很難在實際水處理中普遍應用?；钚蕴坷w維(ACF是20世紀70年代發(fā)展起來的新型高效吸附劑,與目前常用的粉末或顆粒狀活性炭相比,它具有吸附容量大,吸附和解吸速率快,再生條件溫和、操作性能強等優(yōu)點。近年來在水處理中的應用研究逐漸增加。本文以ACF 為吸附劑,研究了AC F對水溶液中對氯苯酚的吸附與解吸過程。1 實 驗1.1 實驗材料及試劑(1吸附劑 鞍山活性炭纖維廠生產(chǎn)的粘膠基AC Fs。ACF纖維直徑大約16 m(光學顯微鏡測定,密度812kg/m3,孔隙率為0.59。N2-BE T 比表面積、微孔容積分別由ASA

4、P2400測定為902 m2/g、0.46mL/g;而微孔(孔徑小于1.7nm的比表面積和微孔容積分別為862m2/g、0.41mL/g?？偟乃嵝曰鶊F和堿性基團分別為0.2532mmol/g 和0.3972mmol/g。(2對氯苯酚溶液 采用分析純的對氯苯酚(PCP、蒸餾水配置而成。(3不同濃度NaOH溶液。1.2 測試方法水溶液中對氯苯酚的含量通過UV754紫外可見光分光光度計測定。1.3 實驗方法(1采用瓶點試驗方法,將不同質(zhì)量的ACF 碎塊(同樣形狀大小分別置于編號錐形瓶中,加收稿日期: 2003 10 11作者簡介: 范俊剛(1976-,男,助教,在讀碩士。入相同體積的質(zhì)量濃度一定的P

5、CP 溶液,恒溫震蕩足夠的時間(約4h后分離,取上清液測定PCP 平衡濃度,得到AC F 對PCP 的吸附平衡等溫線。(2稱取一定質(zhì)量的AC F 碎塊置于錐形瓶中,加入一定質(zhì)量濃度的對氯苯酚溶液,恒溫震蕩,每隔一定時間測定一次溶液濃度,得到吸附時間與吸附速率的關系。(1恒溫條件下,一定濃度的PCP 溶液以恒定的流速由填充床的頂端流入ACF 填充床,相同時間間隔測定底端出口PCP 濃度,得到AC F 填充床對PCP 溶液的吸附突破曲線。(2吸附達飽和后,改用Na OH 溶液進行再生,再生后的ACF 循環(huán)使用。2 結果與討論2.1 吸附平衡等溫線圖1為25 、30 、40 下ACF 吸附水中PCP

6、 的吸附等溫線。由圖可看出,AC F 對PCP 的吸附在低溫時較有利,隨溫度的升高,對氯苯酚在水中的溶解度升高,在吸附過程中表現(xiàn)為吸附容量隨溫度的升高而降低。當PCP 的平衡濃度變化范圍為00.4kg/m 3時,活性炭纖維吸附水中對氯苯酚的最大吸附平衡量可達到259mg/g (吸附劑 。圖1 活性炭纖維吸附氯苯酚水溶液的吸附平衡等溫線平衡曲線用Langmuir 方程回歸,利用最小二乘法回歸得到的方程計算得到相應模型參數(shù)值見 表1。表1 PCP 在ACF 上的Langmuir 模型參數(shù)0.218818290.52772.2 活性炭纖維對氯苯酚的吸附速率曲線圖2顯示出由于ACF 表面分布有豐富的微

7、孔,對氯苯酚的吸附速率較快,吸附速率隨時間的增加而遞減,繼續(xù)增加吸附時間,平衡濃度基本無變化。圖2 對氯苯酚在活性炭纖維上的吸附速率曲線2.3 活性炭纖維填充床的突破曲線圖3 活性炭纖維填充床吸附突破曲線(改變床層高圖4 活性炭纖維固定床吸附突破曲線(改變流速2 遼 寧 化 工 2004年1月由圖3可知,在濃度、溫度、流量均一定的情況下,床層長度短,較早出現(xiàn)突破,而且突破時間更短。這是由于吸附劑質(zhì)量越小,總吸附量越小,達到平衡的時間越短。由圖4可知,在濃度、溫度、流量均一定的情況下,流量越大,越早突破,且突破時間越短。這是由于流量越大,返混程度越小,對吸附影響越小,使吸附平衡時間越短。2.4

8、飽和氯苯酚的活性炭纖維再生本試驗用5%氫氧化鈉溶液在30 下再生吸附飽和的ACF,使有機吸附物解吸而去除。圖5比較了幾乎相同實驗條件下的第1次使用的活性炭纖維填充床和1次、2次、3次再生后脫除氯苯酚的能力。可以看出,經(jīng)3次再生,吸附容量幾乎不變,3次再生后ACF 損失很小,再生效率可達86% 以上。圖5 活性炭纖維填充床再生前后吸附突破曲線比較3 結 論(1對氯苯酚在活性炭纖維上的吸附容量大,吸附速度快。PC P 的平衡吸附量隨溫度升高而降低。Langmuir 方程能較好地反映PCP 在ACF 上的吸附等溫線。(2吸附速率隨時間的增加而遞減,吸附時間存在較優(yōu)值。(3床層高度、液體流速均對突破曲

9、線有很大的影響,在溶液濃度、溫度、流量均一定的情況下,較短的床層長度,較高的進料流速,都將使ACF 填充床更快突破。(4吸附PCP 達飽和的ACF 用熱的Na OH 溶液再生,吸附容量幾乎不變,再生效率可達86%以上。參考文獻1 Ping Li.Competive adsorpti on of phenolic co mpounds onto acti vated carbon fi bers in fixed bed.Journal of Envi ronmental Engi neering,2001:730-7342 王紅心,等.活性炭填充床脫除水中苯酚及填充床的再生J.遼寧化工,200

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11、ated Carbon Fibers and Regeneration of the AdsorbentFAN Jun gang,WANG Hong xin,W ANG Zhu min,LI Ping (Shenyang Insti tute of Chemical T echnology,Shenyang 110142,ChinaAbstract:The experi ment that activated carbon fiber (ACFwas used to treat p-chlorophenol (PCPwaste water was studied.Adsorp tion iso

12、therm and dynamic adsorption breakthrough curve were determined.The effects of temperature,flow rate ,the bed length on adsorption efficiency were s tudied.The result indicated that the adsorption capacity of ACF for PC P was favorable and the adsorption ve locity was fast.The adsorption isotherm data can be rep resented by Langmuir is