【摘 要】
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在湿法磷酸净化工艺中,须采用活性炭对湿法磷酸中循环使用的萃取剂进行脱色处理,经过脱色吸附饱和的活性炭如何处理,直接影响着环境安全、资源可持续利用及社会经济效益。因此,本文针对湿法磷酸萃取剂/磷酸三丁酯(TBP)-煤油体系的脱色活性炭进行了再生研究,采用高温热解再生和超声-电化学联用再生的方法,考察其再生条件对活性炭再生效果的影响,研究了活性炭再生前后的吸附性能。主要研究内容包括:(1)探究热解再生
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在湿法磷酸净化工艺中,须采用活性炭对湿法磷酸中循环使用的萃取剂进行脱色处理,经过脱色吸附饱和的活性炭如何处理,直接影响着环境安全、资源可持续利用及社会经济效益。因此,本文针对湿法磷酸萃取剂/磷酸三丁酯(TBP)-煤油体系的脱色活性炭进行了再生研究,采用高温热解再生和超声-电化学联用再生的方法,考察其再生条件对活性炭再生效果的影响,研究了活性炭再生前后的吸附性能。主要研究内容包括:(1)探究热解再生对活性炭吸附性能的影响。通过测定废活性炭的热重曲线,发现失重过程分为三个阶段,分别在175℃、325℃和484℃出现失重峰,均属于放热峰,这说明在500℃附近时,活性炭吸附的可热解有机物基本脱附。以碘值、亚甲基蓝吸附值为评价标准,探究了热再生过程中温度、再生时间以及次数等因素对TBP脱色活性炭再生效果的影响,借助比表面积及孔径分析仪(BET)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、电镜能谱(SEM-EDS)等测试手段对再生前后的活性炭进行了表征,证明废活性炭在500℃下再生90min的效果最好。(2)探究超声-电化学联用再生法对活性炭吸附性能的影响。用超声法对废活性炭进行预处理,设计正交实验对活性炭采用电化学方法再生,研究电解条件(包括电解质的类别,极板间距等、反应时间,电流密度)等因素对活性炭再生的影响,采用方差分析,发现电解质种类和再生时间因素对活性炭吸附亚甲基蓝效果提升最为显著。正交实验表明,最佳实验条件为电流密度为4m A/cm~2,电解质Na2SO4浓度为1%,再生时间3h,极板间距40cm。根据最优再生条件重复实验,活性炭的MB吸附性能恢复率能达到70.32%。WAC的再生效果随着电解液浓度提高而提升,并且PH对再生效果也有一定影响;H2O2的添加对活性炭再生也有加强作用,每100m L电解液中添加1m LH2O2强化效果最好。(3)探究活性炭再生前后的吸附性能,对其吸附等温线数据经拟合后,发现更符合Langmuir模型。活性炭的吸附过程以准二级动力学模拟效果最佳,而且具有较高的初始吸附能力,并伴随着放热现象。因此,使用热再生和超声-电化学联用方法,都能在一定程度上都能恢复TBP脱色活性炭的吸附性能。相比来说,二者各有优缺点,热再生的活性炭的吸附性能再生比超声-电化学联用的再生效果要更好,但存在高温损失质量的问题;电化学方法反应时间快,但会产生有色废液,电极需要定期更换。
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