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高盐染料废水介孔碳吸附处理技术

  近些年,高盐有机化学污水环境污染难题日益突显。该污水难以解决,关键因素取决于常带有浓度较高的可溶有机化合物、多种多样难分解有机化合物及其很多的Na ,Cl-,SO42-等多种多…

  近些年,高盐有机化学污水环境污染难题日益突显。该污水难以解决,关键因素取决于常带有浓度较高的可溶有机化合物、多种多样难分解有机化合物及其很多的Na ,Cl-,SO42-等多种多样碳酸盐正离子。高盐印染废水是在其中较难解决的一种,具备浓度值高、饱和度高、盐份高、可生物化学能力差的特性,传统式的有机化学法没法高效地减少有机化合物浓度值,而微生物规律因高盐份限定了微生物菌种的生长发育。做为一种新式的活性炭吸附原材料,介孔碳以其比较大的比表面及孔容,具有极强的粘附工作能力。对于高盐印染废水难解决的难题,拟选用高盐亚甲基蓝仿真模拟污水做为吸咐目标,研究介孔碳的最好制取标准,进而获得对高盐印染废水吸咐实际效果最佳的介孔碳材料,寻找在高盐自然环境下仍可高效率吸咐解决亚甲基蓝污水的方式。

  1、原材料与方式

  1.1 实验原材料、药物

  关键药物及原材料购自国药控股实验试剂有限责任公司,在其中P123、F127、甲酸、间苯二酚及间苯三酚为分析纯,亚甲基蓝、室内甲醛、正硅酸乙酯、葡萄糖水、绵白糖及木质纤维素磺酸钠为化学纯。

  1.2 关键实验仪器、机器设备

  实验关键仪器设备见表1。

1.jpg

  1.3 实验方式

  1.3.1 介孔碳的制取

  现阶段,制取介孔碳材料有催化反应活性法、有机化学疑胶炭化法和模具法等,在其中催化反应活性法制取的介孔碳直径小但遍布覆盖面广,选用有机化学疑胶炭化法制取的介孔碳直径大、遍布范畴较小,但有序化减少。而模版法不仅合理地调节了这类缺点,且能制取直径可调式、相对高度井然有序、外貌可控性的介孔碳材料。依照制取环节中模版剂种类的不一样,可分成硬模版法和软模版法。

  本实验将参照软模版法制取介孔碳,调查的影响因素各自为模版剂、氮源、硫酸容积、炭烤溫度和炭烤時间,实验方法参考下列计划方案:

  (1)精确称量1.25g模版剂(P123,F127及P123/F127)溶解配有7mL酒精/水(酒精摩尔分数为0.3)有机溶剂的量杯中。

  (2)将量杯放置45℃的恒温水浴锅中拌和融解。

  (3)待彻底融解后,先后添加2.20mL正硅酸乙酯和1.25g甲酸(间苯二酚、间苯三酚、葡萄糖水、绵白糖及木质纤维素),接着添加不一样容积(0.05,0.10,0.15,0.20,0.25,0.30mL)的10mol/L硫酸做为金属催化剂。

  (4)反映30min后添加小量甲醛水溶液,再次反映90min后放置70℃烘干箱中干躁。

  (5)将干躁后的纳米技术高聚物放置钳锅中,再将钳锅放置通N2维护的真空烘箱中,升到不一样溫度(400,500,600,700,800℃),维持不一样時间(1,2,3,4,5,6h)获得碳-硅复合材质。

  (6)将所得的原材料根据在质量浓度约为10%的HF水溶液中泡浸、拌和、旋蒸、清洗、烘干处理后获得介孔碳材料试品。

  1.3.2 介孔碳对高盐亚甲基蓝的吸咐

  配置5%NaCl的亚甲基蓝水溶液200mL,亚甲基蓝浓度值为300mg/L,向水溶液中添加一定量的介孔碳试品,吸咐時间360min,每过一段时间按时取一次样,添加拌和电机转子离心式拌和,稀释液适度倍率后放置紫外线消化吸收光谱分析仪中,于光波长605nm处测其OD值,并根据以下计算公式高盐亚甲基蓝污泥负荷:

2.jpg

  式中,Ct为亚甲基蓝起止浓度值,mg/L;Ct △t为经△t時间后亚甲基蓝的浓度值,mg/L。

  2、結果与探讨

  2.1 模版剂对吸咐实际效果的危害

  2.1.1 单一模版对吸咐实际效果的危害

  操纵硫酸容积0.15mL,采用不一样模版剂(P123,F127),炭烤時间3h,单一模版剂对吸咐实际效果的危害如图所示1所显示。

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  由图1得知,以F127作模版剂的实际效果显著好于P123的,做到吸附平衡的时间较短,约为60min,且30min的污泥负荷做到60.35%,超出P123的52.52%,而P123作模版剂的吸附平衡時间约为120min。由此可见,以F127作模版剂的吸咐效果非常的好,减少了吸附平衡時间。

  2.1.2 复合型模版剂对吸咐实际效果的危害

  操纵硫酸容积0.15mL,复合型模版剂为不一样质量比(13,12和11)的P123/F127,不一样模版剂对吸咐实际效果的危害如图所示2所显示。

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  图2说明,高盐亚甲基蓝水溶液被吸咐解决时,单一模版剂P123与F127的吸咐量各自为205.56mg/g,313.30mg/g,F127的吸咐量是P123的1.52倍。单一模版剂的吸咐实际效果显著小于P123/F127质量比为13时的吸咐量385.19mg/g,殊不知伴随着P123/F127的质量比提升,吸咐实际效果下降,其根本原因可能是导向性剂中的亲水性一部分(PO)尺寸决策了介孔材料的孔构造,P123调整了PO一部分的占比,进而干扰其吸咐实际效果。总的来说,质量比为13的P123/F127复合型模版剂为最好模版剂。

  2.2 氮源对吸咐实际效果的危害

  操纵硫酸容积0.15mL,采用不一样氮源(葡萄糖水,绵白糖,木质纤维素及脲醛树脂),炭烤時间3h,不一样氮源对吸咐实际效果的危害如图所示3所显示。

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  由图3得知,以葡萄糖水作氮源制取的介孔碳材料对高盐亚甲基蓝水溶液的吸咐实际效果最烂,其吸咐量为83.54mg/g,约为绵白糖作氮源的1/3,远低于间苯三酚/室内甲醛作氮源的313.3mg/g。采用甲酸/室内甲醛和间苯二酚/室内甲醛作氮源的吸咐量也远低于间苯三酚/室内甲醛作氮源的吸咐量。表明很多甲基有利于提升其同三嵌段聚合物F127的相互影响工作能力,进而提升其吸咐实际效果。因而,采用间苯三酚/室内甲醛为最好氮源。

  2.3 硫酸添加量吸咐实际效果的危害

  介孔碳制取环节中,操纵反映标准,添加不一样容积的硫酸(0.05,0.10,0.15,0.20,0.25,0.30mL)作金属催化剂,硫酸添加量对吸咐实际效果的危害如图所示4所显示。

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  由图4得知,伴随着硫酸从0.05mL提升到0.20mL,高盐亚甲基蓝水溶液被吸咐解决的作用越变越好,但当硫酸超出0.20mL之后,吸咐解决实际效果反倒降低,硫酸添加量为0.15mL时需制取的介孔碳,其对高盐亚甲基蓝的污泥负荷在20min就到达了54.41%,且其吸附平衡时间较短,约为60min。尽管各自做到吸附平衡时,硫酸添加量为0.15mL的污泥负荷(60.32%)稍小于添加量0.20mL的污泥负荷(61.13%),但硫酸添加量0.2mL时做到吸附平衡的時间较长,约为120min,综合性考虑到,挑选0.15mL做为最好硫酸添加量。

  2.4 炭烤溫度对吸咐实际效果的危害

  操纵硫酸添加量0.15mL,选择不一样炭烤溫度(400,500,600,700,800℃),炭烤溫度对吸咐实际效果的危害如图所示5所显示。

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  图5说明,当炭烤溫度从400℃上升到600℃时,高盐亚甲基蓝水溶液被吸咐解决的作用越变越好,600℃时做到较大污泥负荷64.92%,但当溫度超出600℃后,污泥负荷反倒降低。其根本原因可能是气温太高,所制成的介孔碳构造转变 ,框架收拢,进而干扰其吸咐实际效果。炭烤溫度600℃的吸附平衡时间较短,约为60min。因而,采用600℃为最好炭烤溫度。

  2.5 炭烤時间对吸咐实际效果的危害

  操纵硫酸添加量0.15mL,选择不一样炭烤時间(1,2,3,4,5,6h),炭烤溫度600℃,炭烤時间对吸咐实际效果的危害如图所示6所显示。

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  由图6得知,炭烤時间对吸咐实际效果有一定危害,当炭烤時间从1h增加到3h时,其污泥负荷慢慢扩大,3h时做到较大污泥负荷64.92%,但時间小于3h后污泥负荷基本上不会改变。炭烤時间3h的吸附平衡时间较短,约为60min。因而,考虑到合理性,采用3h为最好炭烤時间。

  2.6 介孔碳与活性炭过滤实际效果比照实验

  配置5%NaCl的亚甲基蓝水溶液200mL,亚甲基蓝浓度值为300mg/L,各自添加0.1g活性碳和核壳碳,吸咐時间30min,每5min取一次样,添加拌和电机转子离心式拌和,稀释液适度倍率后测其OD值,結果如图所示7所显示。

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  由图7得知,吸咐解决高盐亚甲基蓝水溶液时,活性碳的污泥负荷显著小于介孔碳。介孔碳在30min时对亚甲基蓝的污泥负荷就做到63%之上,比活性碳高于37%,吸附平衡時间约为60min。二者的吸咐量各自为385.19mg/g,210.56mg/g,介孔碳是活性碳的1.83倍。由此可见介孔碳的吸咐实际效果更强,其吸附平衡時间更短。

  2.7 介孔碳粉末状的SEM表现

  将依照试验数据统计分析获得的最好制取标准下制取的介孔碳材料开展透射电镜(SEM)表现,SEM工作中标准为:采用EHT逐行扫描,变大倍率为2千倍,加快工作电压为10kV,相对高度为9.6mm上下。透射电镜检测結果如图所示8所显示。

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  SEM图上可以看得出,该介孔碳粉末状呈球型,比表面比较大,归属于介孔/孔眼构造,孔隙度比较繁荣。介孔碳与污染物质的触碰总面积比较大,吸咐室内空间比较大,进而其吸咐工作能力较强。

  3、结果

  介孔碳最好制取标准为:以间苯三酚/室内甲醛为氮源,质量比为13的P123/F127为模版剂,0.15mL的硫酸为金属催化剂,600℃的炭烤溫度,3h的炭烤時间,所得的原材料对高盐亚甲基蓝水溶液的吸咐量为385.19mg/g。

  介孔碳提升了对高盐亚甲基蓝水溶液的吸咐实际效果,30min的污泥负荷做到63%之上,比活性碳高于37%,吸咐量是活性碳的1.83倍,减少了吸附平衡時间,仅为60min。(来源于:武汉市工程大学化学与环境工程学校,华南理工大学环境生态工程与工程学校)

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作者: 三六五环保公司

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