论文部分内容阅读
本文研究了沸石-活性炭复合材料在水处理中的应用情况,分别以重金属废水和焦化废水为处理对象,采用静态吸附法和强化SBR生物法为研究方法,考察了这种新型复合材料对Ni2+、Cr3+、COD、氨氮、苯酚等污染物的吸附、降解性能,从以下几方面研究了对吸附性能的影响因素:(1)溶液pH;(2)初始浓度;(3)吸附时间;并对吸附等温线用不同模型进行拟合,对其吸附机理做了初步的探讨。实验结果如下:1.静态吸附法研究4A沸石-活性炭复合材料处理含Ni2+、Cr3+废水实验(1)溶液的pH对复合材料吸附Ni2+和Cr3+都有一定的影响。溶液pH较低时,过多的H+与吸附质离子发生吸附竞争,减弱了复合材料对Ni2+和Cr3+的离子交换作用,当溶液pH过高时,金属离子溶液发生沉淀,阻碍了吸附的进行。实验测定,Ni2+和Cr3+溶液的pH分别在4.3和4.2时,复合材料对其有最高的吸附量。(2)吸附量随吸附时间的延长而逐渐增高。相同吸附剂用量和初始溶液浓度下,吸附Ni2+达到吸附平衡时间稍长于吸附Cr3+,分别为3h和2h。(3)随溶液初始浓度的增高,复合材料对Ni2+和Cr3+的吸附量均增大,而去除率逐渐降低。(4)分别用Langmuir、Freundlich、Langmuir-Freundlich(L-F)吸附等温模型对Ni2+和Cr3+的吸附等温线数据进行拟合,结果更复合L-F模型,说明复合材料表面能量的不均匀性和吸附中心的多样性。2.静态吸附法研究13X沸石-活性炭复合材料处理焦化废水实验(1)粒径小的复合材料吸附剂对氨氮的吸附效果明显好于粒径大者,但太小的粒径为实际应用中分离操作带来不便,增加成本,因此不宜选用;复合材料对氨氮的吸附具有“快速吸附、缓慢平衡”的特点,反应40min基本达到吸附平衡;去除率随着溶液的pH值的增大而升高,酸性条件下不利于去除氨氮;氨氮浓度增加,复合材料对氨氮的去除率降低,吸附量升高。对吸附等温线进行拟合,符合Langmuir-Freundlich吸附等温模型。(2)复合材料对COD的吸附速率很快,基本在20min达到平衡吸附量。随着吸附反应时间的延长,吸附速率减缓;溶液的pH值对吸附没有明显的影响;对吸附等温线进行拟合,符合Langmuir-Freundlich吸附等温模型。(3)复合材料对苯酚的吸附也具有“快速吸附、缓慢平衡”的特点,反应20min基本达到饱和吸附量,随着时间延长,去除率变化缓慢;去除率随着pH的增大而降低,碱性条件不易于吸附反应的发生;对吸附等温线进行拟合,符合Freundlich吸附等温模型。(4)分别与13X、活性炭对COD、氨氮、苯酚的吸附性能进行比较,结果显示,13X沸石仅对氨氮有明显的去除效果,是复合材料吸附量的1.6倍;活性炭仅对COD和苯酚有明显的吸附效果,吸附量分别是复合材料的2.6倍和1.9倍。(5)对实际焦化废水的处理实验结果表明,氨氮、COD、苯酚的去除率分别达82.8%、20.0%、18.9%。3.强化SBR生物法研究13X沸石-活性炭复合材料处理焦化废水实验(1)复合材料对SBR工艺处理COD、氨氮的确能起到强化作用,COD去除率从40%左右提高到80%左右,氨氮去除率由70%提高到90%左右,污泥在柱内的沉降时间由25min减少到12min。(2)与13X沸石和活性炭作为投加介质进行比较,复合材料在最初的反应时间内具有较快的降解速率,对短时间内的初步降解具有一定的意义。(3)投加介质对系统处理高负荷苯酚废水有一定的缓冲作用,维持了污泥的活性。(4)对实际焦化废水的处理实验结果表明,氨氮、COD、苯酚的去除率分别达77.6%、62.6%、56.0%。