煤粉吸附法深度处理焦化尾水试验研究

发布时间：2017-06-26 23:15

  本文关键词：煤粉吸附法深度处理焦化尾水试验研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：焦化产业是高污染行业,其产生的焦化废水经预处理、生化处理后尾水COD含量(150mg/L)仍然较高,其中有机污染物随湿熄焦过程转移至大气进而在地表沉积,故焦化尾水的深度处理势在必行。活性炭吸附、氧化等技术成本过高限制了其大规模应用,本文以廉价易得的煤粉作为吸附剂,利用其对有机物的高效吸附能力,采用静态吸附试验方法,在不同投加量、p H值、搅拌强度等条件下,考察了煤粉对焦化尾水特征有机污染物的吸附性能、酸对煤粉吸附性能的影响以及煤粉吸附法处理焦化尾水的可行性。结合上述分析和表征结果,研究煤粉与有机污染物之间的构效关系,探究吸附机理,本研究对煤粉吸附工艺应用于各种有机废水的处理提供理论指导。选择神木长焰煤为吸附剂,通过工业分析、XRF和XRD等分析手段对煤粉物理性质进行表征,神木长焰煤有机组分含量高、粘土矿物杂质较少,有利于后续的固液分离。通过SEM和BET对煤粉微观结构和孔结构进行表征,煤粉表面粗糙不平,含有丰富的孔隙和官能团,孔隙尺寸分布合适,为天然的优质吸附剂。选取吡咯、吲哚和苯甲酸三种特征有机污染物,通过单因素试验考察吸附剂投加量、吸附时间、p H值对污染物去除率的影响。在最优条件下,三者的去除率分别达到91.14%、63.43%和43.69%,较低的p H值对苯甲酸的吸附至关重要。通过吸附热力学和动力学的研究,煤粉吸附吡咯和苯甲酸主要为物理吸附,对吲哚的吸附则包含化学吸附;三种有机物的吸附均符合准二级动力学模型,颗粒内部扩散不是控制吸附速率的唯一步骤。煤粉对三种有机物分子的吸附牢固程度顺序为:吲哚吡咯苯甲酸。三者存在竞争吸附,煤粉优先吸附吲哚等合杂环分子。酸处理对煤粉的吸附性能影响巨大,其通过提高煤粉孔隙率和比表面积,降低煤粉表面电负性,以及改变吸附质在水溶液的存在状态,促进吸附的进行。煤粉对焦化尾水有机污染物有较强的吸附能力,当初始p H值为2,吸附剂投加量为40 g/L时,COD去除率高达75.66%,吸附后COD值为43.56mg/L,远远低于国家标准。煤粉吸附COD的等温线均不符合Langmuir模型和Freundlich模型,说明吸附过程较为复杂,同时包含物理吸附和化学吸附。热力学参数ΔH和ΔG均为负值,说明吸附为焓变推动的自发过程;ΔS为负值,说明吸附质由液相三维空间转移至煤粉表面二维空间,自由度降低。ΔH为-23.20k J/mol,吸附的作用力类型包括范德华力、疏水键力、氢键、化学键等。煤粉吸附工艺具有较高的环境、社会和经济效益,极大提高了煤炭的利用价值。
【关键词】：焦化尾水 特征污染物 静态吸附 吸附机理
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X784;TD849
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 变量注释表17-18
• 1 引言18-20
• 1.1 课题来源18
• 1.2 课题的研究背景与意义18-19
• 1.3 煤粉吸附法深度处理焦化尾水的可行性19
• 1.4 本文主要研究内容19-20
• 2 文献综述20-33
• 2.1 焦化废水与焦化尾水20-24
• 2.2 传统焦化尾水的深度处理方法与工艺24-27
• 2.3 焦化尾水处理新技术27-28
• 2.4 吸附法处理焦化尾水的研究28-33
• 3 试验部分33-42
• 3.1 试验仪器与设备33
• 3.2 试验药剂33-34
• 3.3 焦化尾水的来源及水质分析34-36
• 3.4 吸附剂的制备及理化性质36-39
• 3.5 试验测试方法39-42
• 4 模拟焦化尾水静态吸附试验研究42-60
• 4.1 模拟尾水特征有机污染物的选取42-43
• 4.2 试验方法43-46
• 4.3 单一有机物静态吸附条件试验46-51
• 4.4 吸附机理研究51-58
• 4.5 本章小结58-60
• 5 酸对煤粉吸附性能影响的表征60-70
• 5.1 洗孔扩容作用60-62
• 5.2 酸处理后煤粉表面性质的变化表征62-64
• 5.3 溶液环境变化表征64-67
• 5.4 三种无机酸处理对煤粉吸附性能的影响67-69
• 5.5 本章小结69-70
• 6 焦化尾水煤粉吸附处理研究70-81
• 6.1 试验方法70-71
• 6.2 静态吸附试验71-75
• 6.3 煤粉吸附焦化尾水COD的热力学研究75-78
• 6.4 煤粉与传统活性炭比较78-79
• 6.5 环境与社会经济效益评价79-80
• 6.6 本章小结80-81
• 7 结论与展望81-83
• 7.1 主要结论81-82
• 7.2 展望82-83
• 参考文献83-88
• 作者简历88-90
• 学位论文数据集90

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4 王锦萍　Q孟推

本文编号：487910