超重力吸附法处理含酚废水探索性研究

发布时间：2017-06-25 12:02

  本文关键词：超重力吸附法处理含酚废水探索性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着经济和工业的发展,酚类化合物的用量与日俱增,产生的含酚废水对环境污染的程度日益严重,对人类所造成的危害也越来越大。含酚废水的治理逐渐成为人们十分关注的问题。在众多研究方法中,吸附法工艺流程简单且能耗较低,可回收有用物料,是一种高效、经济的工业废水处理方法。目前用于吸附的设备有间歇式搅拌槽、固定床及流化床等,在这些设备中,固液间的传质过程仅依靠重力作用来实现,固液两相传质效率低。因此,本文将超重力技术应用于吸附法处理含酚废水研究中,以其强化传质的优势,为吸附法处理废水开辟一条新途径。首先,分别采用Langmuir模型、Freundlich模型对苯酚在活性炭上的吸附等温曲线进行拟合。结果表明,Freundlich模型更适合描述本实验中苯酚在活性炭上的吸附平衡,并得到超重力吸附法和吸附法的吸附等温方程;采用内扩散模型研究了超重力吸附扩散过程,在吸附初始阶段为内扩散控制过程,随着吸附时间的延长,膜扩散为速率控制步骤,当总吸附速率等于脱附速率时,达到吸附平衡,超重力场的存在强化了吸附扩散过程,使得达到吸附平衡的时间缩短,起到了强化传质的效果。其次,实验考察了各操作条件对苯酚去除率η及苯酚脱除率γ的影响规律,确定影响苯酚去除率η的因素显著性顺序依次为:液体流率F、超重力因子β、苯酚初始浓度CPhOH,超重力吸附苯酚较适宜操作条件下苯酚去除率达到89.51%,较相近条件下吸附法提高了1.42倍;影响苯酚脱除率γ的因素显著性顺序依次为:超重力因子β、碱液浓度CNaOH、液体流率F,超重力脱附苯酚较适宜操作条件下苯酚脱除率γ达到93.01%,较相近条件下脱附法提高了3.88倍,超重力场的存在有效提高了苯酚的脱附性能;拟合实验数据得到苯酚去除率η及苯酚脱除率γ的经验关联式,平均相对误差分别为4.571%及6.047%。最后,采用拟一级和拟二级动力学模型研究了超重力吸附苯酚的吸附动力学以及碱液脱附苯酚的脱附动力学,考察了操作条件对吸附速率常数k2-as及脱附速率常数k2-des的影响规律,并得到相近条件下超重力吸附法和吸附法的动力学方程;超重力吸附法吸附速率常数k2-as值较相近条件下吸附法而言,由5.28×10-4提高到9.02×10-4,说明超重力强化了液固传质,对吸附有利;超重力脱附法脱附速率常数k2-des值较相近条件下脱附法而言,由13.66×10-4提高到29.59×10-4,说明超重力强化了脱附过程,进一步说明了将超重力技术应用于吸附过程的可行性以及优越性。因此,超重力吸附法强化了固液传质过程,提高了苯酚处理效果,缩小了吸附设备体积,该法运用于废水的处理具有良好的工业应用前景。
【关键词】：超重力 吸附 废水 动力学 传质
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703;O647.3
【目录】：

• 摘要4-6
• abstract6-11
• 1 文献综述11-27
• 1.1 含酚废水处理方法研究进展12-18
• 1.1.1 化学处理法12-15
• 1.1.2 生物处理法15-16
• 1.1.3 物理处理法16-18
• 1.2 吸附法处理含酚废水研究进展18-21
• 1.3 超重力吸附法处理废水研究进展21-24
• 1.4 课题研究目的及意义24
• 1.5 课题研究内容及技术路线图24-27
• 2 超重力吸附含酚废水研究方法27-42
• 2.1 实验方法27-33
• 2.1.1 超重力因子27-28
• 2.1.2 溶液浓度28-32
• 2.1.3 苯酚去除率与脱除率32-33
• 2.2 实验试剂及装置33-35
• 2.2.1 实验试剂33-34
• 2.2.2 主要实验装置34-35
• 2.3 实验流程35-37
• 2.3.1 吸附平衡实验35
• 2.3.2 超重力吸附含酚废水实验35-37
• 2.3.3 超重力脱附苯酚实验37
• 2.4 实验设计37-42
• 2.4.1 吸附实验设计37-39
• 2.4.2 脱附实验设计39-42
• 3 超重力吸附含酚废水实验研究42-62
• 3.1 苯酚吸附平衡42-45
• 3.1.1 活性炭的表征42-43
• 3.1.2 吸附平衡43-45
• 3.2 超重力吸附含酚废水工艺研究45-51
• 3.2.1 空白对比45-46
• 3.2.2 正交试验分析46-47
• 3.2.3 超重力因子β对苯酚去除率η的影响47-48
• 3.2.4 液体流率F对苯酚去除率η的影响48-49
• 3.2.5 苯酚初始浓度C_(PhOH)对苯酚去除率η的影响49-50
• 3.2.6 处理批次n对苯酚去除率η的影响50
• 3.2.7 苯酚去除率η关联式50-51
• 3.3 超重力吸附含酚废水动力学研究51-54
• 3.3.1 模型选取52-53
• 3.3.2 操作条件对吸附速率的影响53-54
• 3.4 吸附工艺对比54-57
• 3.4.1 苯酚去除率对比55-56
• 3.4.2 动力学研究对比56-57
• 3.5 超重力强化作用57-60
• 3.5.1 超重力强化吸附平衡过程57-58
• 3.5.2 超重力强化吸附扩散过程58-60
• 3.6 本章小结60-62
• 4 超重力脱附含酚废水实验研究62-74
• 4.1 超重力脱附含酚废水工艺研究62-68
• 4.1.1 正交试验分析62-63
• 4.1.2 超重力因子β对苯酚脱除率γ的影响63-65
• 4.1.3 液体流率F对苯酚脱除率γ的影响65-66
• 4.1.4 碱液初始浓度C_(NaOH)对苯酚脱除率γ的影响66-67
• 4.1.5 脱除率关联67-68
• 4.2 脱附动力学68-70
• 4.3 工艺对比70-72
• 4.3.1 苯酚脱除率对比71-72
• 4.3.2 脱附动力学对比72
• 4.4 本章小结72-74
• 5 总结74-77
• 5.1 结论74-76
• 5.2 创新点76
• 5.3 不足与建议76-77
• 附录77-79
• 参考文献79-87
• 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果87-88
• 致谢88-89

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