煤粉吸附法处理煤化工含油废水试验研究

发布时间：2020-05-16 04:27

【摘要】：煤制油生产是为了实现煤炭高效利用,将煤经过加工转化为柴油、汽油、烯烃等产品,近年来在我国得到了快速的发展。但是煤制油废水的处理问题也逐渐暴露出来,煤制油废水的污染浓度高,色度大,有一定的含油量,可生化性差等问题都制约了我国煤制油行业的发展。吸附法是处理煤化工废水预处理环节中重要的方法,通常选用多空吸附材料作为吸附剂,但其成本高、二次利用率低的问题限制了其发展。本文选用廉价易得的煤粉作为吸附剂,并且在不同条件下改性过后,研究其在静态吸附过程中对含油废水吸附的可行性。通过配置特征污染物,对比分析在不同吸附剂投加量、吸附时间、pH等条件下吸附效果;结合及种煤粉性质探究其吸附机理。最后提出在气浮预处理工艺过程中加入煤粉吸附剂,为煤粉吸附的工业试验提出一定的理论支持。本文选用的废水来自宁夏宁东神华宁煤集团400万吨/年煤炭间接液化项目中的含油废水,通过GC-MS分析得到废水中主要有机污染物为邻甲酚等酚类物质,COD含量为11583 mg/L,水样呈深褐色。煤粉就近取材,选用该项目煤气化工艺中加压输送前的长焰煤,经过盐酸、硫酸、微波、硝酸以及氢氧化钠改性后,通过工业分析,利用XRF、XRD、SEM、FTIR、BET等分析技术进行表征,盐酸、硫酸与微波改性后的煤粉孔隙率与比表面积都有大幅度的提高,降低煤粉表面的电负性,促进吸附的进行。通过静态吸附实验得到煤粉投加量、吸附时间、温度、pH值等因素对废水去除率的影响。煤粉改性后,吸附效果得到改善,四种煤粉的吸附性能大小为H_2SO_4HCl≈MVRaw。模拟废水的吸附等温线更符合Flundilich吸附等温模型,而实际废水的Langmuir吸附等温模型、Flundilich吸附等温模型和Temkin吸附等温模型的R~2均大于0.98,说明吸附方式为物理吸附与化学吸附相结合,也可以推断出实际废水的种类更加复杂。通过热力学参数计算,ΔG~0与ΔS~0的值始终为负数,说明吸附是一个自发的过程,并且吸附过程自由度降低,温度升高会影响吸附效果。的值均在20 kJ/mol左右,说明吸附过程均以物理吸附为主。通过动力学特征研究发现,准二级动力学模型能够很好的描述废水在几种煤粉上的吸附行为,Webber-Morris颗粒内部扩散曲线未通过原点,表明煤粉吸附废水中有机物分子为夜液膜扩散和颗粒内部扩散共同控制。几种煤粉的吸附活化能均小于30 kJ/mol,由此判断几种吸附过程物理吸附均为主导,且吸附较易进行。利用气浮柱系统对煤粉吸附进行动态分析,考察进水流速、泡沫层厚度以及充气量三种因素对于吸附效果的影响,并通过设计响应面实验研究各因素间的交互关系,经过分析,进水流速对去除率的影响极大,这种影响基本不受泡沫层厚度与充气量的影响而变化,并且分析结果表明:在进水流速为0.4m/s,泡沫层厚度2 cm,充气量为350 L/h时去除率最高。
【图文】：

煤粉吸附法处理煤化工含油废水试验研究

研究路线图

过程图,过程,吸附剂,模型

图 2-1 吸附的三个基本过程（a）分子在吸附剂颗粒流体界面膜内移动，(b)分子在颗粒内扩散，(c)分子吸附在细孔表面Figure 2-1 Three basic process of adsorptiona) Molecules move in the fluid interface membrane of particles, (b) The molecular diffusioninside the particles, (c) The adsorption of molecular on the surface of the pores.3 吸附等温理论对给定固-液体系，在温度一定时，可以认为吸附作用势一定，这是吸附量液相浓度的函数，这个关系叫做吸附等温线，这是研究液相吸附最常用的方不同的吸附剂与吸附质组合可得到各种不同的吸附等温线，等温线的类型在程度上可以反应吸附剂表面结构、孔结构及吸附剂-吸附质之间的相互作用，一步了解其相互吸附作用力和表征吸附剂表面。更具不同的吸附理论和机理，，已经建立了以下污染物在固体表面上吸附的等温线模型：（1）Henry 模型；）Freundlich 模型；（3）langmuir 模型；（4）BET 模型；（5）D-R 模型。除了常用的模型以外，还有 Redlich-Peterson（R-P）模型、扩散界面（Temkin）
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O647.3;X784

【参考文献】