活性炭-沸石復合材料在焦化廢水處理中的應用.pdf

1、本文利用煤矸石添加瀝青與白炭黑制備的活性炭/沸石復合材料，研究其作為一種新型吸附劑，應用于焦化廢水處理中的吸附性能。首先深入地探究復合材料對單組份氨氮與苯酚的吸附熱力學與動力學，其次考察復合材料對氨氮、苯酚與COD的雙組份與三組分體系的吸附影響因素、熱力學與動力學，最后研究了投加復合材料、13X、活性炭活性污泥法與傳統(tǒng)活性污泥法的對比。實驗結果表明:
　　 1.單組份氨氮與苯酚的熱力學與動力學的研究與分析
　　 (1)分

2、別對不同初始氨氮與苯酚濃度的單組份的模擬廢水，控制溫度在30℃、35℃與40℃進行熱力學分析，并采用Langmiur、Freundlich、Redlich-Peterson(R-P)以及Toth模型進行擬合，結果顯示R-P更適合復合材料對單組份氨氮與苯酚吸附，表明復合材料表面活性位不均勻。通過范德沃夫公式計算得出兩者的△G0＜0值，表明復合材料對氨氮與苯酚的吸附均可行且自發(fā)，氨氮的△H0=24.44KJ·mol-1，苯酚的△H0=22.

3、53KJ·mol-1表明:復合材料對氨氮與苯酚的吸附均為吸熱反應，且是化學過程。
　　 (2)分別控制初始氨氮與苯酚濃度在100～500 mg.L-1范圍內(nèi)，溫度在25℃下考察吸附動力學，結果顯示吸附具有短時間內(nèi)吸附90％以上，緩慢達到平衡階段的特點。同時采用準一級，準二級以及粒子間擴散擬合對其動力學分析，結果表明準二級動力學模型更適合分析復合材料對氨氮與苯酚的吸附行為。
　　 2.同時含有氨氮與苯酚雙組份體系時吸附實驗

4、，結果如下:
　　 (1)苯酚與氨氮的雙組份體系吸附實驗，最佳條件是粒徑在20～80目之間，pH為6.5～7.0，投加量為6g/L，平衡時間2h，此時復合材料吸附能力達到最大。
　　 (2)雙組份體系下的吸附等溫線，數(shù)據(jù)擬合后表明R-P更適合分析復合材料對苯酚與氨氮的吸附，與單組份分析結果相同。通過范德沃夫公式計算得出兩者的△G0＜0值，表明雙組份體系下吸附均可行且自發(fā)，氨氮的△H0=23.11KJ·mol-1，苯酚的△

5、H0=153.73KJ·mol-1，表明:復合材料對雙組份體系下吸附均為吸熱反應，且是化學過程。
　　 (3)研究雙組分之間是否存在競爭吸附實驗，結果表明苯酚與有機物對氨氮在復合材料上的吸附產(chǎn)生的影響較小，但是氨氮對苯酚的去除效果產(chǎn)生了抑制的作用，而對有機物卻產(chǎn)生了促進的效果。
　　 3.模擬焦化廢水中三種主要有機污染物的分析，結果表明:
　　 (1)最佳的實驗條件是pH值為6.5～7.0，投加量為10g/L，控

6、制平衡時間為90min，并且吸附濃度與溫度對去除效果有很明顯的效果。進一步對三組份體系進行了熱力學分析實驗，R-P模型更適合分析該吸附過程。通過范德沃夫公式計算得出兩者的△G0＜0值，表明復合材料對三組份體系均可行且自發(fā)，氨氮的△H0=82.81KJ·mol-1，苯酚的△H0=20.54KJ·mol-1，COD的△H0=23.19KJ·mol-1，表明:復合材料對三組份體系的吸附均為吸熱反應，且是化學過程。
　　 (2)對比復合

7、材料、13X與活性炭對模擬焦化廢水的處理結果，表明復合材料可同時去除廢水中含有氨氮、苯酚和有機物，彌補了13X對有機物難降解的缺陷，以及活性炭對氨氮去除率低的弊端。
　　 4.投加型活性污泥法相對于傳統(tǒng)活性污泥法的優(yōu)勢
　　 (1)投加型沸石性材料的活性污泥不僅可以提高系統(tǒng)中微生物的濃度，而且可以是系統(tǒng)更快，更容易承受高的有機負荷;同時，沸石材料通過對對廢水中氨氮較強的離子交換性，從而提高了對其的去除能力，即提高了系統(tǒng)的