活性炭处理高浓度焦化废水的吸附分离与热能转化研究

发布时间：2017-05-28 06:06

  本文关键词：活性炭处理高浓度焦化废水的吸附分离与热能转化研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：煤化工行业约占国民经济总量的16%，焦化行业污染在该行业污染中具有代表性。焦化废水中含有上百种有机物，其处理按照原理可分为生物处理法、化学处理法和物化处理法。用吸附法处理时，用到的吸附剂包括商用活性炭、改性活性炭、废料再利用活性炭、沸石分子筛及吸附树脂等。采用活性炭吸附进行深度处理的焦化废水工艺，活性炭沉淀后，或被直接用于炼焦或填埋处置（再生条件难以控制致使再生费用很高）造成很大的浪费，，考虑如何有效地将其再利用，是降低焦化废水处理成本需要考虑的因素之一。对于高浓度（COD≥4500mg/L）的焦化废水，如何在生物系统前进行有效地预处理，进而保证生物系统的高效运行，也是须要重点考虑的。 以粉末活性炭为例，采用静态吸附法处理焦化废水生物尾水，再投入原水中进行二次吸附将实现污染物梯级去除；运用GC/MS进行微观解析，分析吸附过程中有机物的变化；然后考察吸附前后活性炭燃烧的热值变化，实现难降解有机废水中潜热的回收。采用吸附固定床，控制温度、pH、流速，考察去除COD的效率，寻找颗粒活性炭吸附处理焦化废水的最佳条件；对吸附中的废水水样进行UV-Vis全波长扫描，对水样的组分进行微观分析，并通过代表性有机物苯酚和喹啉的竞争吸附，进行吸附规律的验证；然后考察吸附前后活性炭燃烧的热值变化，以实现废弃活性炭的最终处置。最后评估活性炭吸附取代混凝进行经济费用及实现废水处理零费用的可能性。 吸附法作为焦化废水处理有效的手段之一，重复吸附可作为废水有机物去除的新思路。针对尾水选择合适活性炭，少量投加即可使出水COD达标，去除的对象物质主要是生物系统难降解的有机组分，包括氮杂环、长链烃类等，对CN-、SCN-、S~2-等无机离子没有吸附效果；再吸附原水时，对酚类物质、氮杂环化合物以及多环芳烃类都有显著的效果，表现出非选择性，而吸附过程完全受控于高浓度组分。吸附原水有机物的活性炭，其燃烧热得到显著提高，活性炭热值增量ΔQ由Q (45.9903.521)(cm ce) V（J）确定。颗粒活性炭可用于吸附高浓度焦化原水，以降低生物处理负荷。在低流速时，颗粒活性炭固定床吸附处理焦化废水COD的效率超过40%。流速对去除率影响最大，其次是pH值，温度最弱。颗粒活性炭吸附苯酚或喹啉溶液符合拟二级动力学，在混合溶液吸附过程中发生竞争吸附。利用活性炭吸附替代混凝处理高浓度焦化废水，可节省1.5元/m3以上。
【关键词】：焦化废水 活性炭 吸附 热值
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X784
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 焦化废水12-16
• 1.1.1 焦化废水的产生与来源12
• 1.1.2 焦化废水的废水性质12-13
• 1.1.3 焦化废水治理技术的发展13-14
• 1.1.4 焦化废水的控制方法14-15
• 1.1.5 焦化废水处理的工程举例15-16
• 1.2 吸附在含酚废水中的研究16-20
• 1.2.1 吸附机理17
• 1.2.2 含酚废水中的吸附研究17-20
• 1.3 课题研究的意义和内容20-23
• 1.3.1 课题的研究背景和意义20-21
• 1.3.2 课题的研究内容与路线21-23
• 第二章 材料和方法23-33
• 2.1 化学试剂与实验仪器23-25
• 2.1.1 测试方法及化学试剂23-24
• 2.1.2 分析仪器与设备24-25
• 2.2 实验材料25-26
• 2.2.1 废水来源25-26
• 2.2.2 吸附材料26
• 2.3 测定方法26-28
• 2.3.1 水质常见指标26
• 2.3.2 吸附剂比表面积26
• 2.3.3 高效液相色谱分析26-27
• 2.3.4 总有机碳分析27-28
• 2.3.5 紫外-可见吸收光谱法28
• 2.3.6 气相色谱-质谱分析28
• 2.3.7 热值分析28
• 2.4 实验方法28-29
• 2.5 吸附理论29-33
• 2.5.1 吸附容量及吸附效率29
• 2.5.2 竞争吸附29-30
• 2.5.3 吸附等温线30-31
• 2.5.4 吸附动力学和吸附活化能31-33
• 第三章 活性炭吸附焦化废水及其热能转化33-42
• 3.1 前言33
• 3.2 实验部分33-35
• 3.2.1 实验材料及仪器33-34
• 3.2.2 实验方法34
• 3.2.3 分析方法34-35
• 3.3 结果与讨论35-39
• 3.3.1 PAC 的筛选35
• 3.3.2 PAC 吸附过程及投加量35-38
• 3.3.3 吸附微观组分的 GC/MS 分析38-39
• 3.4 吸附后活性炭热值的考察39-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章 吸附固定床处理焦化原水42-50
• 4.1 前言42
• 4.2 固定床吸附实验42-45
• 4.2.1 实验材料42
• 4.2.2 实验结果42-43
• 4.2.3 分析与讨论43-45
• 4.3 苯酚和喹啉的竞争吸附45-49
• 4.3.1 吸附过程的考察45-47
• 4.3.2 吸附动力学参数的计算47
• 4.3.3 GAC 碱液脱附47-49
• 4.3.4 吸附后活性炭热值的考察49
• 4.4 本章小结49-50
• 第五章 焦化废水的经济费用评估50-56
• 5.1 焦化废水处理单元的效率分析50-51
• 5.2 焦化废水处理的运行费用分析51-54
• 5.3 活性炭吸附的经济费用评估54-55
• 5.4 本章小结55-56
• 结论与展望56-58
• 1 结论56
• 2 展望56-58
• 参考文献58-64
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果64-65
• 致谢65-67
• 附件67

【参考文献】

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1 何婷;活性炭纤维对苯酚的吸附及活性炭纤维改性的研究[D];华东师范大学;2007年

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本文编号：402040