陶瓷基孔材料的设计、制备及其在污水处理中的应用

发布时间：2020-06-01 14:55

【摘要】：随着科技的进步和工业的发展,环境问题日益突出,尤其是水污染问题严重影响了人民的日常生活和经济的发展。焦化废水是一种非常难处理的工业废水,工业上采用多种技术联合处理焦化废水。现有处理工艺由于除油效率低,焦油类物质可以造成后续蒸氨过程中蒸氨塔堵塞以及生物处理过程菌种活性下降等问题,另一方面随着环保标准的不断提高,对处理后水质要求更高,需要对现有处理工艺进行改进。本研究采用多孔陶瓷对焦化废水进行预处理去除水中的焦油类物质,消除对后续处理过程的不利影响,并控制多环芳烃的扩散。为使水质能够达标排放,在生物处理后进行强化处理措施,采用活性炭吸附和深度氧化过程,主要研究了活性炭和陶瓷-活性炭复合材料的制备与吸附。本文还针对重金属离子废水的治理问题,研究了低硅X分子筛和陶瓷-低硅X分子筛复合材料对重金属离子的吸附脱除效果。本文研究了多孔陶瓷在焦化废水预处理过程中的过滤作用,考察了过滤流量、过滤压力、反冲洗再生方式、反冲洗时间等影响因素,优化了操作条件。结果发现,利用多孔陶瓷过滤预处理焦化废水,可以有效去除焦化废水的悬浮物和多环芳烃等各种油类化合物,避免此类有毒有害污染物对生化处理过程生物活性的影响,由于在初始阶段去除了多环芳烃,这对有效控制多环芳烃的扩散也起到了关键作用。通过在过滤器内增设强化除油装置,可以使过滤周期可以延长20%,焦油去除率可提高10%。针对过滤后水质中酚含量较高的问题,重点研究了活性炭对水中酚类物质的吸附特性。通过比较不同性质活性炭的特征参数对吸附的影响,结果表明,活性炭对酚的吸附不仅与活性炭比表面积有关,更取决于活性炭表面的基团特征。碱性活性炭对酚的吸附优于酸性活性炭,活性炭表面的含氧基团有利于酚的吸附。以煤焦油沥青为主要原料制备的活性炭对酚类化合物具有较好的吸附效果。利用煤焦油沥青为原料,原位炭化和活化制备了陶瓷-活性炭复合材料,提高了陶瓷材料的吸附性能。陶瓷-活性炭复合材料的孔道内生长的活性炭减小了陶瓷的孔径,提高了陶瓷的过滤能力,复合材料的疏水性提高,增加了吸附性能。由于复合材料的优异强度和表面性能,可以利用其作为污水深度氧化处理过程的催化剂载体。此外,本文还利用低硅X分子筛对重金属离子的溶液进行吸附,获得了适宜的吸附操作条件,通过低硅X分子筛吸附可以有效去除溶液中的重金属离子。采用原位合成的方法将低硅X分子筛成功负载在陶瓷表面,制备了陶瓷-分子筛复合材料,将合成的陶瓷-分子筛复合材料用于重金属离子的吸附,吸附饱和后可以直接对其进行再生处理,继续利用,多次再生使用依然具有较好的吸附交换能力,复合材料与纯粉末分子筛相比,在使用过程中操作更方便,不需要过滤分离即可回收和再生重复利用。
【图文】：

流程图,焦化废水处理,流程图,焦化废水

虽然该工艺能够消除熄焦废水的产生，但是作为焦化废水主要来源的蒸氨废水并没有减少。同时，由于处理后的焦化废水不再回用于熄焦，这就要求焦化废水处理必须达到排放标准，或改善处理效果回用于其他高水质要求的场合。焦化废水水质主要受原料煤的组成、炼焦工艺等因素影响而有所不同，通常主要含有高浓度的酚、氰化物、硫氰化物和氨氮等，同时还含有难以生物降解的油类、吡啶等杂环化合物和萘、蒽、苯并芘等多环芳烃类化合物（PAHs）[7-10]。杂环化合物和多环芳香化合物不但稳定性强，难以生物降解，而且通常具有致癌和致突变作用，危害非常大。由于焦化废水中含有有害、有毒污染物种类多，而且水量大、水质不稳定，所以焦化废水是一种处理难度非常大的工业污水。1.2.2 焦化废水的处理技术由于焦化废水组成复杂，有毒有害成分多，污染物种类和数量都很多，所以焦化废水处理过程是一个复杂的综合工艺技术，，目前工业上采用的主要处理过程如图 1-1 所示。

示意图,实验装置,流程,示意图

中国石油大学（华东）博士学位论文17图2-1 实验装置流程示意图Fig.2-1 A schematic diagram of experimental setup2.2.2 吸附及吸附等温线的测定称取不同质量（m）的活性炭放入具塞锥形瓶中，加入初始浓度为 c0的酚溶液，放置于水浴恒温振荡器中在恒定温度下，一定转速下震荡吸附，吸附至一定时间后用注射器取样，经微孔滤膜过滤后，使用液相色谱进行酚含量分析。测得溶液中酚的浓度为ce，按式（2-1）计算活性炭吸附对酚的去除率。去除率(%)= (c0-ce) /c0×100 (2-1)式中，c0：酚溶液的初始浓度，mg L 1；ce：酚溶液的平衡浓度
【学位授予单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TQ424;X784

【相似文献】