废旧布袋活性炭的制备及其在印染废水深度处理研究

发布时间：2017-09-06 21:44

  本文关键词：废旧布袋活性炭的制备及其在印染废水深度处理研究

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【摘要】：废旧除尘布袋是废气除尘过程中产生的固体废物,主要是由高碳含量、低生物降解性的合成化学纤维组成,具有制备活性炭的基本条件。活性炭由于操作简单、吸附性能好,被广泛应用于制药、印染等化工行业的废气、废水深度处理。印染行业是我国工业废水的排水大户,通常印染废水都会经过活性炭等深度处理后才能达到回用或更严格的排放标准。本文将废旧除尘布袋制备成活性炭,并应用于印染废水深度处理,研究废旧布袋活性炭(WFB AC)对苯胺的吸附性能,并与商业活性炭进行对比研究。本文以东莞市某家具厂废旧除尘布袋为研究对象,对其进行工业分析及元素分析。结果表明：废旧除尘布袋的挥发分含量高达87.57%,碳元素含量达62.20%,固定碳含量为9.55%。以废旧除尘布袋为原料,NaOH为活化剂,通过单因素和响应曲面实验,确定WFBAC最佳制备工艺条件。考察了炭碱质量比、活化剂选择、活化温度、活化速率和炭化温度对VVFBAC吸附性能(碘吸附值和苯胺吸附值)及产率的影响。单因素的结果显示,WFBAC的最佳工艺条件为：炭化时间2h, NaOH活化,炭碱质量比1：2,活化温度600℃,活化速率8℃/min。响应曲面结果表明,最佳的WFBAC制备条件为：活化温度621.56℃,升温速率8.39℃/min,炭碱质量比0.71,此时碘值为834.14 mg/g,苯胺吸附值369.97μg/g,产率30.77%。采用红外光谱分析仪对VWTFBAC表面光能团进行分析,结果表明活化后的炭化布袋酸性基团振动弱化,碱性基团振动加强,WFBAC对苯胺的吸附能力强于炭化布袋。SEM扫描电镜结果分析表明,WFBAC表面膨松,且布满了不同孔径的孔结构。利用WFBAC吸附含有苯胺的印染废水,并与商业活性炭进行比较；同时研究WFBAC对苯胺的动力学、热力学吸附。吸附试验表明,苯胺浓度为0104 mg/L吸附温度为30℃的条件下,WFBAC对苯胺的去除率高达94%,商业活性炭为87%;伪二级动力学模式(R20.986)更适合描述苯胺动力学吸附Langmuir模式适合苯胺吸附热力学的描述。在吸附时间为10 min之前,WFBAC对苯胺的吸附以粒内扩散为主,当时间大于10 min时,则以膜扩散和内扩散为主。利用WFBAC对印染废水进行深度处理,考察了吸附时间、WFBAC用量和吸附温度对印染废水尾水CODcr口TOC去除的影响；同时对印染废水中CODcr的吸附动力学进行了研究。结果表明：当吸附时间2h、WFBAC用量1.0 g/L、吸附温度为30℃时,CODcr和TOC的去除率分别达到77%和74%,比同等条件下CAC对印染废水尾水CODcr去除率高24.19%。WFBAC对CODcr的吸附符合准二级动力学方程(R20.99)。吸附速率在前30 min由颗粒内扩散主导,30 min之后则以膜扩散为主。
【关键词】：废旧除尘布袋 活性炭 苯胺 吸附 动力学 热力学
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X791
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 绪论14-24
• 1.1 研究背景和意义14-15
• 1.2 布袋的研究进展及WFBs的现状研究15-18
• 1.2.1 布袋的研究进展15-16
• 1.2.2 WFBs的产生和处置现状16-17
• 1.2.3 纺织固体废物的国内外研究现状17-18
• 1.3 AC的制备及在废水处理中的应用18-21
• 1.3.1 AC制备的国内外研究现状18-19
• 1.3.2 固体废物制备AC的国内外研究现状19
• 1.3.3 WFBs制备AC的可行性19-20
• 1.3.4 AC在印染废水处理中的应用20-21
• 1.4 研究目的及主要研究内容21-23
• 1.4.1 研究目的21
• 1.4.2 研究内容和技术路线21-23
• 1.5 本论文创新性23-24
• 第二章 实验原料与实验方法24-31
• 2.1 样品来源及预处理24
• 2.2 实验试剂及仪器24-25
• 2.2.1 实验试剂24
• 2.2.2 实验所用主要仪器24-25
• 2.3 WFBAC的制备及性能检测25-28
• 2.3.1 WFBAC的制备25-26
• 2.3.2 CCD响应曲面法优化AC制备条件26-27
• 2.3.3 WFBAC性质分析27-28
• 2.4 WFBAC在印染废水中的应用28-31
• 2.4.1 苯胺的检测28-29
• 2.4.2 苯胺的动力学吸附实验29
• 2.4.3 苯胺的等温平衡吸附实验29
• 2.4.4 CODcr和TOC的检测29-31
• 第三章 WFBs基本性质及WFBAC的制备31-47
• 3.1 WFBs的基本性质31-32
• 3.2 单因素实验32-38
• 3.2.1 炭化温度对WFBAC吸附性能和产率的影响32-33
• 3.2.2 活化剂对WFBAC吸附性能和产率的影响33-35
• 3.2.3 活化条件对WFBAC吸附性能和产率的影响35-38
• 3.3 响应曲面优化WFBAC制备参数38-43
• 3.3.1 响应曲面试验设计38
• 3.3.2 响应曲面试验结果分析38-43
• 3.4 最优工艺下WFBAC的表征43-46
• 3.4.1 FT-IR红外分析43-45
• 3.4.2 SEM扫描电镜分析45-46
• 3.4.3 比表面积46
• 3.5 本章小结46-47
• 第四章 WFBAC吸附印染废水中的苯胺试验研究47-59
• 4.1 对比CAC与WFBAC对苯胺吸附值性能47-48
• 4.2 苯胺吸附最佳条件试验48-50
• 4.2.1 吸附温度的影响48-49
• 4.2.2 吸附剂添加量的影响49-50
• 4.2.3 吸附时间的影响50
• 4.3 WFBAC吸附苯胺的动力学研究50-54
• 4.4 WFBAC吸附苯胺的热力学研究54-57
• 4.5 WFBAC吸附苯胺的热力学参数57
• 4.6 本章小结57-59
• 第五章 WFBAC深度处理印染废水尾水研究59-67
• 5.1 时间对CODcr和TOC的吸附影响59-60
• 5.2 AC用量对CODcr和TOC的吸附影响60-62
• 5.3 吸附温度对CODcr和TOC的吸附影响62-63
• 5.4 吸附动力学分析63-65
• 5.5 本章小结65-67
• 结论与展望67-69
• 1 结论67-68
• 2 展望68-69
• 参考文献69-75
• 攻读学位期间发表的论文75-77
• 致谢77

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本文编号：805628