气助带式连续吸附分离去除悬浮废水中染料的方法研究

发布时间：2020-06-06 09:22

【摘要】：吸附分离技术由于具有成本低、操作简单等优点,被认为是一种有着广阔应用前景的废水处理技术。然而其分离效率受到颗粒吸附过程难以连续和难以适用于悬浮液体系的限制。为了解决这一问题,本文提出使用带式吸附代替颗粒吸附,将气浮技术与带式吸附分离耦合,以染料作为分离模型,建立可直接用于悬浮液废水体系的高效的连续气助带式吸附分离方法。主要研究内容如下:(1)首先以含丰富羟基、酯基等官能团的廉价涤纶作为带式吸附剂,探讨了该带式吸附剂对刚果红染料的吸附与脱附性能,进一步考察了染料初始浓度、pH值和离子强度对吸附效果的影响。结果表明:带式吸附剂的最大饱和吸附容量为460.83 mg/m~2,带式吸附可在120 min内达到吸附平衡,5 min内吸附率可达平衡吸附率的16%,用乙醇作为脱附剂,其脱附率在5 min内可达24.76%,约10 min达到脱附平衡,脱附率为26.79%。(2)其次设计并搭建间歇气助带式吸附分离装置,考察了刚果红初始浓度、pH值、离子强度、气体流速及表面活性剂(CTAB)等参数对间歇气助带式吸附分离效果的影响,获取了其吸附动力学特征,进一步探讨了该方法对悬浮液废水的适用性。结果表明:气浮能显著加速吸附分离过程,在优化的分离条件下,气助带式吸附分离30 mg/L的刚果红废水,在165 min对废水中的刚果红可实现97%以上的去除率;以含300 mg/L的细泥浆(淤泥)、30 mg/L的刚果红作为模拟悬浮废水,该方法用于直接处理这些悬浮废水,在450 min对刚果红的去除率可达92.60%,且带式吸附剂能与悬浮液母液实现良好的分离。(3)最后在连续进料条件下,开展了气浮、带式吸附、脱附和洗涤全流程耦合过程的研究,在获得对应于各流量下达到连续稳态操作所需时间的基础上,考察并优化了刚果红初始浓度、pH值、离子强度、气体流速、表面活性剂(CTAB)及进料流量等参数对全流程连续气助带式吸附分离效果的影响,并进一步考察了该方法用于直接连续处理悬浮废水的可行性和带式吸附剂的循环使用性能。结果表明:实现全流程连续气助带式吸附分离过程是可行且高效的,在优化的分离条件下,所设计的小型实验分离装置连续处理30 mg/L的刚果红模拟废水,连续处理量为20 mL/min,刚果红的去除率可达98%以上,且该带式吸附剂连续运行450min,约循环使用30次后,对刚果红的去除率依旧可达到90.15%。进一步直接处理含淤泥浓度为100 mg/L的该模拟废水,连续处理量为20 mL/min,刚果红的去除率可达87.63%,且带式吸附剂能很好地同悬浮液中的颗粒实现分离。
【图文】：

示意图,带式,吸附分离,示意图

溶液 1 L 待用。3.2.3 间歇气助带式吸附分离装置与实验过程图3.1为自主设计并搭建的间歇气助带式吸附分离装置，主要由气助装置（包括氮气瓶、转子流量计、减压阀、气浮柱）、滑轮、电机驱动轮、带式吸附剂、脱附槽和洗涤槽组成，气浮柱的内径 4 cm、柱内高 23 cm，上端方形槽长 6 cm，宽 6 cm。气浮柱的顶部设置有被滑轮固定位置的带式吸附剂。电机驱动轮带动带式吸附膜的运转，脱附槽中装有脱附液无水乙醇，洗涤槽装有洗涤液超纯水。图3.1 间歇气助带式吸附分离设备的结构示意图1.氮气瓶，2.减压阀，3.转子流量计

对比图,对比图,过程,刚果红

吸附剂上的有效吸附位点又是有限的，，由此导致方面，由于没有气助过程，带式吸附剂只能吸附其周围如图 3.2 左所示。而气助过程可以将溶液中的刚果红分的液面附近，并使刚果红分子在此富集，从而更容易被现对整个溶液中刚果红染料的分离，如图 3.2 右所示。脱附过程都可以促进带式吸附剂对刚果红染料的分离表 3.3 单一过程与耦合过程分离性能对比表连续气助吸附脱附分离连续气助吸附分离无脱附气助吸附分离无脱附（隔 3min 转一次）130 min 130 min 130 min 90.64% 83.83% 71.28% 25 cm（整个气浮柱）25 cm（整个气浮柱）25 cm（整个气浮柱）
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X703;O647.3

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