傅敏[1]2004年在《活性炭纤维改性及对焦化废水中有机物吸附作用的研究》文中研究说明本文以粘胶基活性炭纤维为原料，分别通过微波辐射、硝酸回流、微波—硝酸处理和氢氧化钠浸渍制备了改性活性炭纤维，并对改性机制进行了探讨。利用氮吸附等温线对其孔隙分布进行了分析；用红外光谱(IR)和扫描电镜(SEM)对其表面官能团及表面形貌进行了表征；用热分析仪测定了活性炭纤维的热稳定性。以改性活性炭纤维为吸附剂，考察了其对焦化废水中难降解有机物—喹啉、吡啶和吲哚的静态吸附性能，测定了上述有机物经过改性活性炭纤维固定床的穿透曲线，并建立了固定床吸附数学模型。对改性前后活性炭纤维的表面酸性基团进行了测定。在研究了超声波和微波的脱附作用和超声波对有机物的降解作用的基础上，以改性活性炭纤维为吸附剂，对实际焦化废水进行了吸附处理。 研究发现，除碱改性活性炭纤维外，改性后活性炭纤维的BET表面积增加、微孔容量增大、对氮气的亲和力增强。尤其是微波辐射法可使BET表面积大大增加，不失为一种表面改性的简便手段，有望通过控制气流流速及组分达到控制活性炭纤维比表面积和孔分布的目的。 将分形理论用于描述活性炭纤维的不规则程度，发现改性活性炭纤维的表面分形维数呈现双重分维特征。TG和DSC分析发现，改性后活性炭纤维的热稳定性增加，可在500℃以下使用。红外光谱和扫描电镜表明，改性使活性炭纤维表面基团和表面显微结构发生了变化。改性活性炭纤维对有机物的吸附容量优于未改性活性炭纤维。但溶液的pH强烈影响活性炭纤维的吸附效果，其主要原因是pH改变了有机物的存在状态和吸附剂表面的荷电状态。由溶液中不同温度下的吸附曲线所得到的吸附热数据，发现活性炭纤维与有机物之间的作用力既有范德华力也有疏水键力、氢键力和偶极间力。 设计了动态吸附装置，测定了吸附质的浓度、床层长度、流速等实验条件对固定床吸附器吸附性能的影响规律。 超声波对有机物的脱附符合一级动力学模型。同时，超声波能降解有机物，超声波的功率、溶液的浓度、溶液的pH、外加催化剂、超声降解时间都对降解率有影响。同时发现，吡啶和吲哚的超声波降解符合动力学一级反应。 建立了在等温吸附过程中，流体呈活塞流、忽略轴向弥散与导热、流体在活性炭纤维外表面吸附瞬间达到平衡和床层阻力可忽略条件下，活性炭纤维固定床的柱动力学穿透模型。用Microsoft Visual Foxpro 6.0软件对模型进行了数值分析，模拟结果与实验结果相符。 用所设计的活性炭纤维固定床动态吸附装置对实际焦化废水进行了脱污处理，重庆大学博士学位论文获得了焦化废水的柱穿透曲线，为焦化废水固定床吸附器的设计提供了理论基础。关键词:活性炭纤维，表面改性，焦化废水，超声波
张义[2]2017年在《焦粉对焦化废水中有机污染物的吸附机理研究》文中研究指明煤化工作为实现煤炭从单一燃料向燃料与原料并重转变的新方式,近年来在我国得到快速发展。焦化产业作为煤化工的重要部分,对钢铁及其下游产业发展意义重大。焦化产业的高污染性不仅限制其健康发展,并对人们生活环境造成了不利影响,焦化废水表现尤为突出。吸附法是一种应用广泛的焦化废水处理方法,目前应用的吸附剂有活性炭、树脂、粉煤灰等,但存在着吸附剂成本高、吸附效果差、易造成二次污染等弊端,限制了吸附法的推广应用。因此,寻求一种新型绿色高效的廉价吸附剂显得十分必要。焦粉(Coking Powder,CP)是一种新型多孔的煤基材料,是炼焦煤隔绝空气高温热解后在干式熄焦工艺中产生的细粒产物。本文以焦化废水中的氮杂环类(NHCs)污染物中的吡啶、喹啉、吲哚为吸附对象,探讨CP对NHCs的吸附机理。利用不同改性处理方法制备出不同性质焦粉,并表征改性对焦粉表面形貌及物理化学性质的影响,重点阐释了焦粉对NHCs的吸附等温线、吸附速率控制过程及热力学自发性。得到主要结论有:(1)焦粉主要由石墨结构组成,同时还镶嵌有C-C、C=O、C-O、π-π*等官能团形成中孔结构,微孔容量仅占总孔容的10%左右。原焦粉比表面积为25.36m2/g,经过不同改性后焦粉比表面积提高了16.84%-28.08%。HNO_3会溶解焦粉中部分Ca、Mg矿物质,因此改性后焦粉表面较光滑,同时HNO_3强氧化性会增加焦粉表面C-O官能团。H2SO4改性后焦粉与HNO_3改性类似,但含氧官能团含量不如HNO_3。NaOH与焦粉中的铝硅酸盐发生反应并析出矿物质,溶解-再析出过程造成较酸处理更为可观的比表面积和丰富的物质组成。微波处理使焦粉中的部分含氧有机质分解,使其具有更加丰富的孔隙和更强的石墨结构。(2)焦粉对NHCs的吸附行为均能够用Freundlich模型进行描述,但焦粉吸附吡啶Langmuir模型拟合度最高。焦粉吸附吡啶是以表层吸附为主,而喹啉和吲哚吸附行为存在表层为主的多层吸附。焦粉对NHCs有较好的吸附效果,其对吡啶、喹啉、吲哚的最大吸附容量分别达到15.56 mg/g、9.26 mg/g、15.28 mg/g。四种相互作用机理分析表明,疏水作用力可能对焦粉吸附NHCs贡献较大,但也存在着范德华力、静电相互作用和π-πEDA相互作用。焦粉对NHCs的吸附物理吸附与化学吸附同时存在,每个作用贡献大小还需要进一步研究。(3)Lagergren一阶动力学模型、Lagergren二阶动力学模型、Weber-Morris孔扩散模型中Lagergren二阶动力学模型能够很好的描述NHCs在焦粉上的吸附行为。焦粉吸附NHCs行为主要面扩散和孔内扩散共同决定,两者中表面扩散为主导作用。NHCs在焦粉上的吸附速率较快,第一阶段(吸附前1 min)为表面扩散阶段,焦粉对NHCs吸附量可达到平衡吸附量的72-94%;第二阶段(1-10 min)为孔内扩散阶段,焦粉对NHCs吸附量为平衡吸附量的4-17%。(4)五种焦粉中CP-MW具有最佳的吸附效果。升温有助于吡啶在焦粉上获得更大的吸附量,而降温有助于焦粉对喹啉和吲哚的吸附。焦粉吸附吡啶、喹啉、吲哚的平均活化能分别为12.55 kJ/mol、22.51 kJ/mol、12.52 kJ/mol,NHCs在焦粉表面吸附较易进行,且以物理吸附为主。焦粉对吡啶、喹啉、吲哚的△G0基本是正值,焦粉对NHCs的吸附过程是热力学非自发的。焦粉吸附吡啶是吸热反应,是热力学混乱程度增加的过程;吲哚与喹啉在焦粉上的吸附热力学行为则相反,属于是放热反应,属于热力学混乱程度减少的过程。
翟会杰[3]2003年在《活性炭纤维的吸附性能及在处理模拟焦化废水中的研究》文中研究指明本文通过对微波、硝酸和氢氧化钠等各种不同改性处理的聚丙烯腈基活性炭纤维(ACF)和粘胶基活性炭纤维进行扫描电子显微镜（SEM）实验表征其显微结构；用红外光谱（IR）表征其官能团的变化；通过综合热分析实验（TG或DSC）表征其热稳定性；通过对修饰后活性炭纤维的氮吸附等温线的测定，应用不同的孔结构理论进行分析研究，获得了改性后各种活性炭纤维的比表面积、微孔表面积、孔容和孔径分布规律。经微波、硝酸改性的活性炭纤维其BET表面积大大高于未处理活性炭纤维，而经氢氧化钠处理的活性炭纤维则相反。焦化废水是一种氨氮和有机物浓度较高的难生化降解有机废水，主要来自洗煤、熄焦和副产品的加工以及精产品的精致过程，废水排放量大，水质成分复杂，其中含有吡啶、喹啉、吲哚、苯酚等多种难降解有机物。目前在焦化废水的处理上有多种方法，但对这些难降解有机物的去除都存在一些问题。本文用经过各种改性处理的粘胶基活性炭纤维和聚丙烯腈基活性炭纤维对模拟焦化废水进行吸附、脱附实验，测定了吸附等温线和动态穿透曲线，并研究了PH、吸附时间对处理效果的影响，溶液pH>8时，吸附效率下降；吸附时间存在最佳值。吸附饱和的活性炭纤维用10%的氢氧化钠溶液再生，重复使用3次，吸附效率无明显变化。实验表明，活性炭纤维具有优良的吸附性能，因为它具有很大的比表面积以及大量的微孔，还因为其表面存在丰富的官能团。尤其是经过改性处理的ACF，滤阻、滤损小，强度高，不易粉化，容易处理，净化纯度高，杂质少，对水溶液中的一些难降解有机物等具有较大的吸附量和较快的吸附速度，净化效率高利，另外用活性炭纤维处理焦化废水，设备简单，吸附剂可重复利用，损失小。具有较好的经济、环保及社会效益，具有广阔的应用前景。
刁春鹏[4]2012年在《焦化废水处理过程苯系物、苯胺类、重金属污染物的存在及去除特性分析》文中指出焦化废水是一种典型的有机工业废水，其原水不仅含有大量的难降解有机污染物，如苯系物、多环芳烃、多氯联苯等，还含有重金属、SCN－、CN－等无机组分。焦化废水处理技术基本上以COD、NH3-N、SS、油类等常规指标来衡量其处理。但是，焦化废水经过处理后，其排放的环境效应已经不能单纯用这些传统的常规指标衡量，那些含量低、毒性大的污染物更应该引起环境工作者的关注。最新颁布并且已经实施的《炼焦化学工业污染物排放标准》中将苯、多环芳烃等POPs列入了控制排放名单。而如果要控制焦化废水中这些高毒性污染物的排放，首先要明确这些污染物在焦化废水处理过程的去除特征，这对于进一步研究控制高毒性污染物的处理技术具有重要的参考价值。参照我国优先控制污染物名单，本课题分别选择6种苯系物（BTEX）、19种苯胺类污染物（Anilines）和8种重金属作为焦化废水中高毒性非极性有机污染物、极性有机污染物和无机污染物的代表，以焦化废水叁相生物流化床A/O/O和A/O/H/O工艺处理工程为平台，利用气相色谱（Gas Chromatography）、气相色谱－质谱（Gas Chromatography－Mass Spectrometry）和原子吸收（AtomicAdsorption Spectrometry）对工程处理过程中水相和污泥相中的3类典型污染物进行分析，研究了典型污染物在焦化废水处理过程中的去除特征。焦化废水中6种苯系物的含量为15.9-257μg.L~(-1)，其中苯为苯系物中含量最高物种，两期焦化废水中的苯系物各化合物含量比例类似。作为焦化废水中非极性有机污染物的代表，苯系物经过叁相生物流化床A/O/O和A/O/H/O工艺处理后，去除率均在86.5％以上。苯的去除率为苯系物中最低者，在两种工艺中的去除率分别为86.5％和88.4％，二甲苯的去除率最高，证明支链的存在有利于苯系物的去除。在工艺过程中，苯系物的主要去除阶段为好氧工艺段，缺氧或者厌氧条件下，生物工艺段对苯系物去除能力有限。焦化废水出水中仍然存在6种苯系物，其浓度为0.581-21.1μg.L~(-1)，但是其含量远低于新颁布的排放标准。研究发现，苯系物的去除是两个因素共同作用的结果，即是生物降解与污泥吸附。由于污泥的良好吸附作用，苯系物在污泥相和水相间的分配系数Kd较高，甚至可以高达2000以上，而且Kd与辛醇水系数Kow呈较好的线性关系。相关性研究表明，苯系物间在水相、泥相的相关关系分别显着。焦化废水中19种苯胺类污染物中苯胺为含量最高者，在两期焦化废水中含量分别为31234μg.L~(-1)和59078μg.L~(-1)。苯胺类污染物在两期焦化废水原水中的组成和含量存在比较明显的差异，证明原煤和工艺的不同对苯胺类污染物的生成具有重要的影响。作为极性有机污染物的代表，苯胺类污染物经过叁相生物流化床A/O/O和A/O/H/O组合工艺处理后，苯胺类总去除率大于99％。外排水中主要的苯胺类污染物为苯胺，含量分别为8.56μg.L~(-1)和6.01μg.L~(-1)。污泥相中苯胺类污染物含量较低，大部分低于线性范围下限或检出限。据此可以判断，苯胺类污染物的主要去除途径为生物降解，也表明焦化废水中极性有机污染物的生物降解较非极性有机污染物为易。焦化废水中的Cd、Cr、Hg、Cu、Ni、Zn、Pb和As等8种重金属含量为0.104-81.5μg.L~(-1)。重金属作为无机污染物的代表，重金属在经过叁相生物流化床A/O/O和A/O/H/O工艺处理后，出水中浓度明显降低。重金属的去除主要是通过污泥吸附途径，对重金属在污泥中的形态分析发现，不同的重金属在同一工艺段中的形态分布特征，以及相同形态的重金属在不同工艺段中的分布特征都具有较大不同。利用SPSS数学统计软件对重金属的形态分布特征数据进行聚类分析发现，重金属本身特性和工艺条件是其形态分布特征的主要决定因素。
佚名[5]2002年在《废物处理与综合利用》文中研究表明X7 2(X)2(犯892氯氟烃的再生分解与破坏技术分析/张早校(西安交通大学环境与化学工程学院)//环境保护/国家环保总局一2(X犯,(3)一22一24’环图X一7 介绍了分解和破坏氯氟烃(CFCs)物质的可行工艺技术,主要分析了加热氧化分解CFc。物
徐宏祥[6]2015年在《有机废水的煤吸附净化机理研究》文中认为吸附法广泛应用于焦化废水和含油废水等有机废水处理与回收工艺中,对水体颗粒物和难降解有机物都具有较好的处理效果。吸附法的优点很多,但也存在成本高和产生底泥的缺点,如何扬长避短,是研究过程中考虑的重要问题。煤是一种复杂的多孔介质,是天然吸附剂,且吸附后的煤可以继续作为原用途使用,其价值没有减少,本文提出将煤用于吸附处理工业有机废水,以褐煤、焦煤和无烟煤吸附处理模拟焦化废水为研究对象,对煤吸附难降解大分子有机物的吸附规律、吸附效率、吸附过程、吸附类型和吸附机理进行了研究分析。据此提出了煤吸附净化法,并对其在焦化废水和含油废水中的实际应用进行了探索研究,为煤吸附净化法的工艺开发和工业应用提供理论指导。主要研究内容包括以下几个方面:对煤样的理化性质进行了研究分析。通过XRF、XRD、SEM、FTIR以及滴定法研究分析得到了叁种煤样的元素组成、矿物组成、表面微观形貌特性以及表面的含氧官能团组成及含量;通过BEL全自动吸附仪测试,得到了叁种煤样的比表面积、孔表面积、孔容及孔径分布等特性;同时研究得到了p H对煤比表面积的影响,利用热重-气相色谱/质谱联用研究分析了煤的热稳定性。从煤的物化性质上证明了煤作为吸附剂的可行性。采用常规水质分析方法和GC/MS分析方法对焦化废水的常规指标、有机物组成及含量等理化性质进行了研究分析,得到废水中的主要有机污染物是苯酚类,其次是喹啉类、吡啶类、吲哚类以及其他大分子稠环类物质。建立了静态吸附试验系统,确定了有机物含量的测定方法,通过静态吸附实验得到了煤样投加量、恒温振荡吸附时间、不同吸附质初始浓度、溶液p H值、温度等因素对溶液中单一大分子有机物(喹啉、吡啶、吲哚和苯酚)去除的效果及影响规律。同时研究了煤样对混合有机物溶液的吸附效果,不同的有机物具有不同的分子组成、分子结构、官能团及分子尺寸,在煤粉的孔隙中具有不同的吸附孔径和吸附点,有机物之间存在竞争吸附,其吸附效率顺序为喹啉>吲哚>吡啶>苯酚。考察了褐煤、焦煤和无烟煤吸附大分子有机物(喹啉、吡啶、吲哚和苯酚)的热力学特征。并采用Langmuir、Freundlich、Temkin、Redlich-Peterson(R-P)和Dubinin-Radushkevich(D-R)五种等温吸附模型对叁种煤样的等温吸附线做了拟合,并对拟合结果做了误差分析,得到褐煤、焦煤和无烟煤吸附大分子有机物的过程符合Freundlich和R-P方程。以焦煤吸附喹啉为研究对象,计算其热力学函数ΔG°、ΔH°和ΔS°,其中△G°的值都小于0,得到其吸附过程主要是一个自发的过程;ΔH°=﹣21.27 KJ·mol-1,放热量在20.00 KJ·mol-1左右,吸附过程为放热反应,主要为物理吸附,在低温时有利于吸附过程;ΔS°=﹣66.48 K J·mol-1<0,表明分子被吸附到煤表面上以后运动受到限制,使吸附熵减小。考察了褐煤、焦煤和无烟煤吸附大分子有机物(喹啉、吡啶、吲哚和苯酚)的动力学特征。分别用准一级动力学方程、准二级动力学方程、颗粒内部扩散模型和Bangham模型四种吸附动力模型对叁种煤样的吸附动力学曲线进行拟合,并对拟合曲线进行误差分析,得到褐煤、焦煤和无烟煤吸附溶液中有机物的吸附动力学曲线符合准二级动力学速率方程,吸附的过程由颗粒内扩散和膜扩散共同控制。吸附速率与吸附剂的比表面积成正相关。以焦煤吸附喹啉为研究对象,计算得到其吸附活化能Ea=5.51 KJ·mol-1,其吸附过程属于物理吸附,且吸附活化能较小,吸附较易进行。建立了动态吸附试验系统,考察了褐煤、焦煤和无烟煤吸附大分子有机物(喹啉、吡啶、吲哚和苯酚)的动态吸附。研究了吸附质浓度、流速和吸附柱个数对吸附效果的影响规律。以褐煤、焦煤和无烟煤吸附喹啉为代表,建立了吸附柱吸附动力学数学模型,得到穿透曲线的计算公式,模型和公式可以较好研究分析焦煤吸附柱的动态吸附过程。研究对比分析了褐煤、焦煤和无烟煤吸附大分子有机物(喹啉、吡啶、吲哚和苯酚)前后的FTIR、SEM、XPS图谱,测试了叁种煤样的零电点和等电点,得到煤样吸附有机物存在物理吸附和化学吸附两种吸附形式,经过推理研究得到煤吸附有机物的作用机理。提出了煤吸附净化法,考察了煤吸附净化法在焦化废水和含油污水中的实际应用效果,得到了煤吸附净化法在焦化废水和含油污水中应用的最佳条件,并对煤吸附净化法用于含油污水的吸附净化机理进行了讨论分析,得到煤吸附油的吸附类型和吸附净化过程机理。
刘青松[7]2010年在《微波法制备竹基活性炭及强化湿式氧化处理含酚废水研究》文中研究指明有机废水的排放是造成水体污染的重要原因,其处理已引起人们的高度关注。酚类有机物是一类典型的有机污染物,含酚废水的毒性强、浓度高、排放量大,迫切需要经济有效的处理技术。在已有的处理工艺中,活性炭吸附具有处理效率高、操作简单等优势,但是存在着活性炭制备成本高、吸附饱和后再生困难等问题。本研究针对这些问题展开,采用微波辐射法制备了高比表面积竹基活性炭,实现了活性炭的清洁、低成本生产;以4-氯酚模拟废水为处理对象,建立了含酚废水的活性炭吸附-微波强化湿式氧化处理工艺;研究探讨了酚类有机物在活性炭材料上的吸附行为与机理。以竹材这种可再生资源作为原料,以磷酸作为活化剂,开发了竹基活性炭的微波辐射制备工艺。考察了微波功率、辐射时间、磷酸用量、浸渍时间等因素对制备效果的影响,确定了优化工艺条件为:微波功率350W,微波辐射时间20min,磷酸与竹料质量比1:1,磷酸浸渍时间24h。优化条件下所制备活性炭以微孔为主,比表面积达到1335m~2/g,收率达到45%。对活性炭表面性能的表征分析表明,活性炭表面含有较多的酸性基团,表现出较强的酸性。活化过程中竹料的化学键大部分被破坏,表面的氧、氮元素含量下降,碳元素含量有所上升,同时引入了少量的磷元素。采用微波辐射法对所制备的竹基活性炭进行热处理,发现活性炭的微孔随着时间的延长而降低,但是中孔有一定程度的发展。微波热处理导致活性炭表面酸性官能团数量下降,碱性增强。对所制备竹基活性炭的吸附性能进行了评价,其苯酚饱和吸附量达到105mg/g,与商业活性炭吸附性能相当。以颗粒活性炭和活性炭纤维为吸附剂,建立了4-氯酚废水的活性炭吸附-微波强化湿式氧化处理工艺,实现了4-氯酚的高效降解和活性炭的有效再生。考察了活性炭用量、吸附时间、pH、温度和无机盐对活性炭吸附4-氯酚效果的影响。在微波强化湿式氧化再生活性炭工艺中,考察了体系压力、H_2O_2用量、反应时间、pH和投加催化剂对活性炭再生效率的影响,确定了优化工艺条件为:体系压力0.5MPa,H_2O_2加入量10mmol,反应时间20min,颗粒活性炭再生以0.15mmol/L的Cu~(2+)作为催化剂,活性炭纤维再生以0.10mmol/L的Fe~(3+)和0.05mmol/L的Cu~(2+)作为催化剂,优化条件下再生效率达到95%。对微波强化湿式氧化工艺出水检测表明,出水中4-氯酚浓度仅为0.4mg/L,主要降解中间产物为甲酸和乙酸,可生化性显着提高。对比研究表明,活性炭吸附-微波强化湿式氧化组合工艺对4-氯酚的降解效率明显高于均相湿式氧化工艺,表明发生在固液界面处的氧化反应对活性炭再生具有重要作用,活性炭在湿式氧化阶段起到了催化作用。微波辐射下湿式氧化工艺对活性炭的再生效率明显优于常规加热方式,表明微波与活性炭之间的耦合作用强化了对有机物的氧化降解能力。高温条件下4-氯酚与活性炭之间的作用力减弱、解吸速率提高,加速了其氧化降解。经多次微波强化湿式氧化再生后,活性炭的吸附性能有所下降,但是仍然保持在较高的水平,分析表明活性炭吸附性能的下降主要是由中间降解产物的累积造成的。对多次再生的颗粒活性炭进行微波辐射活化,处理后活性炭在很大程度上恢复了吸附性能。本文研究了酚类有机物在颗粒活性炭和活性炭纤维上的吸附行为与机理。对吸附等温线、动力学和热力学进行了拟合与分析。吸附等温线数据拟合表明Redlich-Peterson模型的拟合结果最好。对吸附动力学数据的拟合表明,准二级动力学模型的拟合结果较好;内扩散模型拟合表明扩散过程受到孔隙结构及已吸附有机物的影响。热力学分析表明,吸附过程的ΔGo为负值,其绝对值随着取代基的增加而提高,表明吸附作用力增强;ΔHo也为负值,其绝对值随着取代基的增加而降低,表明物理吸附作用增强;ΔSo随着取代基团的增加而提高,表明固液界面的混乱程度逐渐加强。对吸附机理的探讨表明,π-π作用是活性炭与苯酚之间的重要作用力。对吸附动力学和等温线分析表明,空间位阻效应对吸附动力学的影响主要与吸附质的最大维分子尺度有关,空间位阻效应对平衡吸附的影响主要与吸附质的次大维分子尺度有关。
李思敏[8]2016年在《污水厂二级出水深度处理O_3+MBSF工艺及微生物群落结构特性研究》文中研究指明随着我国城镇污水处理率的不断提高,污水资源化已受到当今社会越来越多的关注。近年来,由于社会进步、工农业发展以及城镇居民生活水平的提高所带来的水污染问题日益严重。重金属、农药类、Ph ACs等痕量污染物质不仅在城镇污水处理系统的进水中发现,也在其出水中发现,一方面影响了污水的再生利用,同时危及了水环境生态安全性。本文分析了分别采用―叁沟式氧化沟‖、―厌氧选择池+改良型Carrousel氧化沟‖和―曝气生物滤池‖二级处理工艺的A、B、C叁座城市污水处理厂二级出水水质特征,评价了出水中Ph ACs的生态风险,最终确定了目标污水处理厂及深度处理工艺。以A污水处理厂作为目标污水厂进行试验研究,对石英砂滤料分别进行亲水、疏水及铁离子叁种不同方式改性,确定了臭氧(O_3)最佳投加量及反应时间,研究了―O_3+MBSF‖组合工艺对污水厂二级出水中常规及痕量污染物的去除效能和去除机理,并研究了生物砂滤池生物膜微生物菌落特征。在臭氧预氧化时间为15min、投加量为3mg/L时,臭氧对二级出水中色度、UV_(254)和COD的去除率分别为47.96%、20.30%和12.81%,二级出水的BOD_5/COD值提高至0.4以上。改性试验石英砂滤料的电镜扫描结果显示:经亲水改性后石英砂滤料表面呈现出网状立体结构,比表面积增大;经疏水改性和铁离子改性后,滤料表面由于形成了一定团状堆积物而变得较为粗糙,孔隙率增大。当水力负荷为4.5m3/(m2·h)时,生物砂滤池系统中生物膜厚度均在47~102μm范围内,属超薄好氧生物膜,对氨氮、有机物等有较高的去除效果。在臭氧与普通、亲水改性、疏水改性和铁离子改性四种生物砂滤池组合工艺中,亲水及铁离子改性生物砂滤池对NH3-N的去除效果最好,平均去除率分别为88.24%和83.98%,普通及疏水改性生物砂滤池分别为73.06%和69.38%,上述四种组合工艺对UV_(254)的平均去除率分别为23.02%、27.38%、29.39%和26.46%,对COD的平均去除率分别为23.21%、34.27%、21.11%和31.45%,四种组合工艺出水色度均在12度以下,出水浊度均在2.0NTU以下。目标污水A厂二级出水中痕量污染物分析结果表明:Hg、Cd、Pb和Ni四种重金属平均浓度分别为5.572μg/L、0.707μg/L、4.017μg/L和10.312μg/L,―O_3+MBSF‖组合工艺对重金属的去除主要依靠生物絮凝和生物吸附,石英砂改性方式对去除效果影响较小,四种组合工艺对Hg、Cd、Pb和Ni去除率分别为79%~82%、81%~86%、79%~83%和81%~83%;DBP、BBP、DEHP和DNOP等四种邻苯二甲酸脂类物质的平均浓度分别为0.976μg/L、1.039μg/L、0.735μg/L和7.103μg/L,臭氧与亲水改性生物砂滤池组合工艺对其表现出较高去除效果,对DBP、BBP、DEHP和DNOP的去除率分别为72.19%、68.14%、52.62%和69.30%;γ-HCH平均浓度为0.112μg/L,不同方式改性对γ-HCH平均去除率影响较小,普通、亲水、疏水和铁离子改性生物砂滤池组合工艺平均去除率分别为51.78%、59.89%、58.44%和62.29%;环丙沙星、脱水红霉素和四环素平均浓度为47.88ng/L、525.17ng/L和149.51ng/L,疏水改性生物砂滤池组合工艺对环丙沙星、四环素去除效果不稳定,对红霉素的平均去除率为23.62%;臭氧与普通、亲水改性、铁离子改性生物砂滤池叁种组合工艺对四环素去除效果相差不大,平均去除率分别为46.56%、46.59%和46.61%;普通生物砂滤池组合工艺对环丙沙星去除效果不稳定,对脱水红霉素去除率为52.15%;亲水改性生物砂滤池组合工艺对环丙沙星平均去除率为90.44%,对脱水红霉素平均去除率为34.41%;铁离子改性生物砂滤池组合工艺对环丙沙星平均去除率为92.24%,对脱水红霉素平均去除率为34.09%。对比亲水、疏水、铁离子改性生物砂滤料和普通生物砂滤料样品覆膜在微生物菌落特征方面的差异发现,改性后滤料表面出现了亲水性变、疏水性变或表层铁离子性变,同时粗糙度增加。通过多样性指数分析可知,在同等基质和环境条件下,铁离子改性生物砂滤料样品中细菌多样性最高,通过Mi Seq高通量对四组生物样品进行检测,共检测到27个菌门,其中,变形菌门(Proteobacteria)为优势菌门。从属的层面进行分析,本研究中发现了可能具备水解功能或抗药性的四种菌属,即溶杆菌、肠球菌、陶厄氏菌属、新鞘氨醇杆菌属;在普通生物砂滤料样品中溶杆菌及陶厄氏菌属具有较高丰度,在亲水改性生物砂滤料样品中硝化螺菌属及新鞘氨醇杆菌属具有较高丰度,在疏水改性生物砂滤料样品中反硝化菌属具有较高丰度,在铁离子改性生物砂滤料样品中亚硝化单胞菌属、除磷菌和肠球菌属具有较高丰度。从功能角度进行划分,亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)在AOB功能菌中占优势;硝化螺菌属(Nitrospira)在NOB功能菌中占优势;系统中的反硝化优势功能菌为优索氏菌属(Thauera)、红杆菌属(Rhodobacter)、黄杆菌属(Flavobacterium)和丛毛单胞菌科(Comamonadaceae unclassified)等;除磷功能菌中优势菌属为肠球菌属(Enterococcus)。
张回[9]2016年在《载铜活性炭联合微波处理难降解废水的试验研究》文中研究指明苯酚在医药、染料、炼油、化工等众多领域应用广泛,其毒性大,长期饮用被酚污染的水可引起人体一系列的健康问题。焦化废水成分复杂,含有大量的酚、氰、杂环芳烃及多环芳烃等难生物降解的物质,经生化处理之后很难达标排放。微波诱导催化氧化技术是近些年发展起来的一门新兴水处理技术,对难降解废水有较好的处理效果。因此,本文采用该技术对模拟苯酚废水和焦化废水这两种典型的难降解废水进行实验研究。通过浸渍-焙烧法制备了以叁种不同形态的活性炭为载体的催化剂Cu/GAC、Cu/AC、Cu/ACF,以焦化废水好氧池出水COD去除率为评价指标,考察了影响催化剂性能的主要因素,并对催化剂进行了表征分析;通过单因素实验考察了相关因素对微波诱导催化氧化降解模拟苯酚废水和焦化废水的影响,进而通过不同工艺对比实验、动力学拟合、颗粒活性炭在微波场中升温情况以及苯酚紫外光谱扫描等几个方面对其降解机理进行分析研究。可得出以下结论:(1)催化剂Cu/GAC的最佳制备条件为浸渍液浓度为0.3mol/L、焙烧温度为300℃、焙烧时间为3h;Cu/AC的最佳制备条件为浸渍液浓度为0.2mol/L、焙烧温度为300℃、焙烧时间为3h;Cu/ACF的最佳制备条件为浸渍液浓度为0.2mol/L、焙烧温度为300℃、焙烧时间为2h;通过扫描电子显微镜、电子能谱分析和X射线衍射等表征方法对叁种催化剂进行了分析,可以发现活性组分铜的氧化物在载体上均呈无定形态,且以Cu O和Cu2O形式存在,叁种催化剂Cu/GAC、Cu/AC、Cu/ACF中铜元素所占的重量百分比分别为0.10,2.53,1.36。(2)对颗粒活性炭在微波场中的升温过程进行了研究,可发现颗粒活性炭在微波的辐照下能够快速升温,在微波时间10min、微波功率700W的条件下,活性炭表面温度可达到900℃左右,说明活性炭具有很强的吸波能力。(3)以Cu/GAC为催化剂,H2O2为氧化剂,采用单因素实验对微波诱导催化氧化处理模拟苯酚废水进行考察,对于100m L浓度为100mg/L的模拟苯酚废水,可得出:当催化剂用量3g/L、H2O2用量2m L/L、p H=4、微波功率400W、微波时间4min时,苯酚去除率可达99.96%,COD去除率可达88.6%,废水中剩余苯酚浓度为0.04mg/L,剩余COD浓度为26.2mg/L。探讨了不同工艺条件下苯酚废水COD去除率,发现微波+催化剂+氧化剂这种工艺中叁者存在协同效应,微波和催化剂的引入可以促进H2O2生成大量的·OH,对苯酚的处理效率最高;对其反应过程中苯酚和COD去除率进行动力学拟合,发现两者均呈一级反应动力学规律,其半衰期较小,反应速率较快;对苯酚在不同微波时间下的出水进行紫外光谱扫描,可发现该工艺对苯酚降解彻底。(4)分别建立了以Cu/GAC、Cu/AC、Cu/ACF为催化剂,H2O2为氧化剂,微波诱导催化氧化深度处理焦化废水实验。对于焦化废水好氧池出水,通过单因素实验,可得出:以Cu/GAC为催化剂,最佳条件为催化剂用量15g/L、H2O2用量10m L/L、p H=3、微波功率400W、微波时间4min,COD去除率为77.8%,废水中剩余COD浓度为42.2mg/L;以Cu/AC为催化剂,最佳条件为催化剂用量2g/L、H2O2用量0.9m L/L、p H=3、微波功率400W、微波时间4min,COD去除率为86.4%,废水中剩余COD浓度为25.8mg/L;以Cu/ACF为催化剂,最佳条件为催化剂用量3g/L、H2O2用量4m L/L、p H=3、微波功率400W、微波时间4min,COD去除率为80.2%,废水中剩余COD浓度为37.6mg/L。探讨了不同工艺条件下焦化废水COD去除率,发现微波+催化剂+氧化剂这种工艺中叁者存在协同效应,可大大提高反应体系内·OH的生成量,对焦化废水的处理效率最高;同时分别对叁种催化剂的反应体系中COD去除率进行动力学拟合,发现均呈一级反应动力学规律,其半衰期较小,反应速率较快。微波诱导催化氧化深度处理焦化废水反应快速,矿化度高,易于实现自动化管理,经处理后的焦化废水中COD和色度均达到《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)的直接排放标准。
张佳[10]2007年在《中孔活性炭的化学改性及其对Pb～（2+）的吸附性能研究》文中提出中孔活性炭(MeAC)对重金属离子具有较好的吸附能力，其丰富的中孔孔道为液相传质提供了通道，有利于液相吸附的进行。为了进一步提高其吸附性能，采用氧化、磺化和钠化等方法对MeAC进行了表面化学改性，采用静态法研究了MeAC改性前后对重金属铅离子的吸附性能，并对改性MeAC进行了再生实验研究。经氧化、磺化和钠化等处理制得各种改性MeAC，通过Boehm滴定、氮气吸附脱附、孔径分布、红外光谱、拉曼光谱、TG-DTA和XRD等方法进行了表征分析。Boehm滴定结果表明，氧化MeAC(MeAC-O)和磺化MeAC(MeAC-O-磺)的表面酸性基团含量比MeAC分别增加了5倍和6倍。随着氧化、磺化、钠化等改性程度的加深，产物的比表面积、中孔率和平均孔径都减小。MeAC及改性MeAC对铅离子的静态吸附结果表明，改性MeAC对铅离子的吸附性能均比MeAC的高。当C_0小于140mg·L~(-1)时，MeAC-O-Na和MeAC-O-磺-Na在5min内即可达到吸附平衡；它们的平衡吸附量分别为148.6mg·g~(-1)和218.8mg·g~(-1)，比MeAC分别增加了5倍和8倍；在C_0为70mg·L~(-1)情况下，它们在较宽的pH值范围(3-5.7)内保持着对铅离子较高的吸附性能，去除率接近100％。MeAC对Pb~(2+)的吸附主要遵循离子交换机理，同时还有炭表面的物理吸附作用。吸附过程中化学吸附作用占主要地位，表面官能团的影响超过比表面积的影响。酸碱两步再生法的再生效果远好于稀硝酸再生法；较高的酸浓度对再生有利；MeAC-O-Na和MeAC-O-磺-Na再生叁次后，再生率仍分别达到80％和90％以上。
参考文献：
[1]. 活性炭纤维改性及对焦化废水中有机物吸附作用的研究[D]. 傅敏. 重庆大学. 2004
[2]. 焦粉对焦化废水中有机污染物的吸附机理研究[D]. 张义. 中国矿业大学. 2017
[3]. 活性炭纤维的吸附性能及在处理模拟焦化废水中的研究[D]. 翟会杰. 重庆大学. 2003
[4]. 焦化废水处理过程苯系物、苯胺类、重金属污染物的存在及去除特性分析[D]. 刁春鹏. 华南理工大学. 2012
[5]. 废物处理与综合利用[J]. 佚名. 环境科学文摘. 2002
[6]. 有机废水的煤吸附净化机理研究[D]. 徐宏祥. 中国矿业大学. 2015
[7]. 微波法制备竹基活性炭及强化湿式氧化处理含酚废水研究[D]. 刘青松. 哈尔滨工业大学. 2010
[8]. 污水厂二级出水深度处理O_3+MBSF工艺及微生物群落结构特性研究[D]. 李思敏. 太原理工大学. 2016
[9]. 载铜活性炭联合微波处理难降解废水的试验研究[D]. 张回. 安徽工业大学. 2016
[10]. 中孔活性炭的化学改性及其对Pb～（2+）的吸附性能研究[D]. 张佳. 南京理工大学. 2007
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