水厂饱和生物活性炭再生试验研究

发布时间：2017-05-24 08:07

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【摘要】：本课题在“十二五”水专项项目——“南水北调山东受水区饮用水安全保障技术研究与综合示范”(2012ZX07404-003)课题资助下,以鹊华水厂生物活性炭为研究对象,在对三种再生方法多方面比较的基础上提出了微波法再生生物活性炭的方法。在相同质量条件下进行微波、超声波、溶剂再生生物活性炭试验表明,微波法主要影响因素依次为：时间功率气体流量载炭量,其最佳条件分别为30min,400 W,0.1 m3/h,10 g,超声波法主要影响因素依次为：温度功率pH时间,其最佳条件分别为45℃,90 W,1,15 min,溶剂法的最优操作条件为将活性炭置于NaOH:CH3COOH质量比为1：50的再生液中并在40℃条件下振荡6h,期间更换三次再生液。在最佳试验条件下,微波再生活性炭(RAC-1)、超声波再生活性炭(RAC-2)溶剂再生活性炭(RAC-3)的碘值分别恢复到97.2%、73.5%、76%,其BET比表面积值分别为842.3 m2/g、747.01 m2/g、749.9 m2/g,总孔容分别为0.547 cm3/g、0.517 cm3/g、 0.497 cm3/g。使用前活性炭(UAC)表面碱性、酸性、羧基以及酚羟基官能团数量分别为0.29mmol/L、1.19 mmol/L、0.36mmol/L、0.03 mmol/L,使用后活性炭(SAC)为0.76mmol/L、0.89 mmol/L、0.51 mmol/L、0.66 mmol/L,RAC-1表面官能团分别为0.88 mmol/L、 0.39 mmol/L、0.22 mmol/L、0.27 mmol/L,RAC-2为0.84 mmol/L、1.01 mmol/L、0.6 mmol/L、 0.63 mmol/L, RAC-3分别为1.39mmol/L、0.69 mmol/L、0.44 mmol/L、0.50 mmol/L从活性炭表面官能团分布结果可以看出,吸附后活性炭表面官能团数量均有增加,活性炭表面碱性官能团增加有利于对疏水性和弱酸性有机物的吸附,而酸性官能团增加有助于对亲水性和弱碱性有机物吸附。SEM电镜扫描结果表明,RAC-1表面有灼烧的痕迹并出现明显裂纹,RAC-2表面形貌无明显变化,RAC-3的表面变得较为平滑,其水分含量分别为1.2%、3.3%、2.4%,灰分含量分别为12.13%、10.75%、8.24%,强度分别达到84%、85%、87%,pH值分别为8.5、6.5、8.9,水分过多将会使活性炭对其他物质的吸附能力降低,灰分含量增加同样会降低活性炭吸附效果。从碘值、表面官能团、表面形貌和其他物理性质比较可以看出,微波再生法效果最好。微波再生试验基础上,又进行了“溶剂-微波”活性炭再生试验,结果表明：碘值分别恢复到853.3 mg/g和811.4 mg/g：BET比表面积分别为836.42 m2/g、878.12 m2/g,总孔容积分别为0.547 cm3/g、0.513 cm3/g,比表面积增加使活性炭吸附能力得以提高。URAC表面碱性、酸性、羧基以及酚羟基官能团数量分别为0.42mmol/L、0.08mmol/L、 0.02mmol/L、0.02 mmol/L, HRAC表面官能团数量分别为0.86 mmol/L、1.13 mmol/L、 0.75mmol/L、0.69 mmol/L。URAC与HRAC对原水中CODMn的吸附两小时基本达到平衡,去除率分别为62.1%、56.1%,URAC与HRAC对原水中UV254的吸附两小时基本达到平衡,去除率分别为62.5%、56.3%。微波法再生效果优于超声波法和溶剂法,“溶剂-微波”法使活性炭再生效果得到了进一步提高,但碘值仅提高0.9%,比表面积变化也不明显,因此在实际应用中,从操作可行性和经济性角度考虑,微波法可作为生物活性炭再生方法。
【关键词】：生物活性炭 微波再生法 超声波再生法 溶剂再生法 碘值
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU991.2
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 活性炭在水处理中应用及其吸附性能概述12-14
• 1.1.1 活性炭在水处理中的应用12-13
• 1.1.2 活性炭吸附性能概述13-14
• 1.2 活性炭再生方法概述14-18
• 1.2.1 常规再生方法15-16
• 1.2.2 新型再生方法16-18
• 1.3 课题来源、研究内容18-20
• 1.3.1 课题来源18
• 1.3.2 课题研究内容18-20
• 第2章 试验设计20-27
• 2.1 试验材料及仪器20-23
• 2.1.1 试验材料20-21
• 2.1.2 试验试剂21
• 2.1.3 试验仪器21-23
• 2.2 活性炭吸附性质表征方法23-27
• 2.2.1 碘值23-24
• 2.2.2 Boehm滴定法24
• 2.2.3 表面结构分析24-25
• 2.2.4 表面形貌分析25-26
• 2.2.5 其他物理性质26-27
• 第3章 生物活性炭再生试验27-45
• 3.1 碘值和亚甲基蓝值与水质变化相关性试验27-28
• 3.2 微波法再生生物活性炭试验28-34
• 3.2.1 影响因素分析28-33
• 3.2.2 微波再生法正交试验33-34
• 3.3 超声波法再生生物活性炭试验34-40
• 3.3.1 影响因素分析34-39
• 3.3.2 超声波再生法正交试验39-40
• 3.4 溶剂法再生生物活性炭40-44
• 3.4.1 pH值对再生效果的影响41
• 3.4.2 温度对再生效果的影响41-42
• 3.4.3 再生时间对再生效果的影响42-43
• 3.4.4 更换再生液对再生效果的影响43-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第4章 不同再生方法对生物活性炭再生结果对比与研究45-54
• 4.1 碘值测定结果比较45-46
• 4.2 表面结构比较46-48
• 4.2.1 比表面积分析46-47
• 4.2.2 孔容积分析47-48
• 4.3 表面官能团分析48-49
• 4.4 表面形貌比较49-51
• 4.5 其他物理性能比较51-52
• 4.6 本章小结52-54
• 第5章 “溶剂-微波”再生法与传统热再生法比较54-59
• 5.1 碘值测定结果分析54
• 5.2 再生结果表征54-57
• 5.2.1 表面结构分析54-56
• 5.2.2 表面官能团比较56-57
• 5.3 GAC对原水吸附速率分析57-58
• 5.4 本章小结58-59
• 第六章 结论与建议59-62
• 6.1 结论59-61
• 6.2 建议61-62
• 参考文献62-65
• 致谢65-66
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况66

【参考文献】

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本文编号：390182