活性炭纤维对凝结水中铁的吸附及其再生研究

来源 :广东工业大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:hexin123456789
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蒸汽凝结水与除盐水的水质相近,具有较大的回用价值。但凝结水系统的设备和管路,由于某些原因常被腐蚀,导致铁的腐蚀产物被蒸汽带到汽轮机等后续用汽设备中,使得过热器和汽轮机积盐,严重影响设备的安全、经济运行。因此寻找一种高效可行的去除凝结水中铁的方法,成为凝结水回用的关键所在。而活性炭纤维吸附法,操作简单、设备费用小、能耗低,是一种高效的分离方法。活性炭纤维具有比表面积大、微孔发达、吸附速度快、吸附容量大等众多优点,已然成为最具应用前景的吸附材料。因而研究活性炭纤维对凝结水中铁的吸附及其再生,具有非常实际的应用价值。本文首先采用静态吸附法研究了吸附时间、吸附温度、水样ACF比表面积及表面酸碱性等对Fe3+吸附性能的影响,还获得了不同温度下的吸附等温线。结果表明,ACF对Fe3+的吸附既有物理吸附也有化学吸附;随着ACF比表面积增大或吸附溶液温度升高,对Fe3+的吸附容量增大;ACF表面碱性基团越多,越有利于ACF对Fe3+的吸附。使用Langmuir和Freundlich等温吸附方程对吸附数据进行拟合,发现ACF对Fe3+的吸附更接近Langmuir吸附模式。然后,采用自制的升流式单床吸附柱进行动态吸附实验,研究了不同实验条件下的动态吸附穿透曲线。结果表明,穿透曲线的形状及穿透时间受实验条件的影响非常明显。动态吸附时,当流速为1OmL/min时,有利于出水达标;ACF的动态吸附更适合于处理较低浓度的铁离子溶液。最后,利用外加电场和辅助再生剂对ACF进行再生处理,考察了再生时间、再生电压、辅助再生剂用量、电解质浓度等因素对再生效果的影响,并初步探讨了再生机理。结果表明,ACF的最佳再生工艺条件为:再生电压1100mv,辅助再生剂柠檬酸4.8%,硫酸钠浓度为0.7mmol/L,间歇搅拌再生120min,其再生率为87.2%。其中,ACF比表面积和电解质浓度对再生率的影响并不明显,而再生电压、辅助再生剂用量以及再生时间是影响再生率的主要因素。ACF进行多次再生后,其再生率虽会有所下降,但仍可保持在80%以上,说明活性炭纤维具有良好的再生性能,有可以重复使用的价值。另外,通过扫描电镜对再生前后的活性炭纤维的表面特征进行观察,发现再生不会对纤维造成损伤,能实现ACF的多次再生循环使用。
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