煤基活性炭和椰壳活性炭对漂白废水的吸附性能

　　文摘：通过静态和动态吸附实验，研究了煤基活性炭和椰壳活性炭对漂白废水的吸附性能。结果表明，在静态吸附条件下，当活性炭用量为6G·L-1、吸附时间为180min、吸附温度为40℃时，煤基活性炭和椰壳活性炭对漂白废水的COD去除率分别为%、%；两种活性炭对漂白废水的吸附动力学符合拉格伦准二级动力学模型；在动态吸附条件下，各种因素对煤基活性炭的吸附性能影响显著，各种因素对椰壳活性炭吸附性能的影响为：吸附时间>柱高>漂白废水流量。

　　造纸废水是世界七大工业污染源之一，主要来源于蒸煮碱液和漂白废水。蒸煮碱液可用碱回收法去除。漂白废水具有溶解有机物分子量大、含氯有机物多、成分复杂等特点。漂白废水的处理通常采用氧化法和物化生化法，但存在成本高、易产生二次污染等问题。而且处理后的废水难以回用直接排放，导致工业用水量增加，环境压力增大。因此，如何在有效处理造纸废水的同时降低用水量是一个研究课题。

　　吸附法作为一种能耗低、操作简单、易于再生的固体萃取技术，在水处理中具有无可比拟的优势。活性炭是一种常见的吸附剂，微孔多，比表面积大，吸附能力强。能吸附水中有机物，无二次污染。是废水回用的理想材料。

　　采用煤基活性炭和椰壳活性炭处理博陶活性炭厂的漂白废水。在静态吸附条件下考察了活性炭用量、吸附时间和吸附温度对处理效果的影响，在动态吸附条件下考察了漂白废水流量、柱高和吸附时间对处理效果的影响。分析了两种活性炭对漂白废水的吸附动力学，比较了两种活性炭对漂白废水的吸附性能。接下来，我们将分享以下实验方法和结果。

　　1、 实验

　　漂白废水呈白色，pH值为282mg·L-1，COD值为282mg·L-1，SS值为591mg·L-1，椰壳活性炭（粒径4～40目，碘吸附值为1000mg·L-1）和煤基活性炭（粒径10～20目，碘吸附值为1000mg·L-1）在蒸馏水中搅拌处理使用前4H除去活性炭表面的灰分和杂质，然后在105℃干燥20h除去杂质。

　　Jbq-zd振荡器；WD-I型微波密封消解cod快速分析仪；df-101s型收集器恒温加热磁力搅拌器；电子天平。

　　1活性炭用量对吸附效果的影响

　　室温下，分别将，，，，，，，G煤基活性炭和椰壳活性炭置于装有100ml漂白废水的锥形瓶中，120r·min-1振动240Min。测定了处理后漂白废水的COD和SS值，计算了COD去除率和SS去除率。考察了活性炭用量对吸附效果的影响。COD值按gb11914-89方法测定，SS值按gb11901-89方法测定。

　　2吸附时间对吸附效果的影响

　　将煤基活性炭和椰壳活性炭分别置于装有100ml漂白废水的锥形瓶中，以120r·min-1振动30min、60min、90min、120min、150min、180min、210min、240Min、270min和300min。测定了处理后漂白废水的COD值，计算了活性炭对漂白废水COD的吸附量。考察了吸附时间对吸附效果的影响。

　　3吸附温度对吸附效果的影响

　　取g煤基活性炭和椰壳活性炭，置于含漂白废水100ml的锥形瓶中，分别在10℃、20℃、30℃、40℃、50℃和60℃下120r·min-1振动180min。取样测定处理后漂白废水的COD值，计算COD去除率，考察吸附温度对吸附效果的影响。

　　4动态吸附实验

　　以漂白废水流速（a）、吸附柱高度（b）和吸附时间（c）为考察因素，以处理后漂白废水的COD值为评价指标，进行了煤基活性炭和椰壳活性炭处理漂白废水的L9（33）正交试验，从而评价两种活性炭对漂白废水的吸附性能。

　　2结果与讨论

　　活性炭用量对吸附效果的影响（图1）

　　由于煤基活性炭和椰壳活性炭的孔径、官能团和离域电子的不同，其表面化学性质不同，对漂白废水COD的吸附效果也不同。从图1可以看出，虽然两种活性炭对漂白废水的处理效果有一定的差异，但随着活性炭投加量的增加，COD去除率的总体趋势逐渐增大。当活性炭投加量一定时，煤基活性炭和椰壳活性炭的COD去除率分别达到%和%，然后继续增加活性炭投加量，COD去除率变化不明显，SS去除率趋于稳定。

　　吸附时间对吸附效果的影响（图2）

　　由图2可以看出，随着吸附时间的延长，两种活性炭对漂白废水的COD吸附量迅速增大。当吸附时间为180min时，煤基活性炭和椰壳活性炭对COD的吸附量分别达到mg·g-1和mg·g-1，此后COD吸附量趋于稳定，吸附过程达到相对平衡。

　　当活性炭用量为6G·L-1，吸附时间为180min时，考察了吸附温度对吸附效果的影响，结果如图3所示。

　　随着温度的升高，活性炭和椰子壳对COD的去除率分别达到40%，煤基活性炭对漂白废水的COD去除率随温度变化不大，椰子壳活性炭对漂白废水的COD去除率开始下降。这是因为，在低温下，吸附主要是物理吸附，而提高温度可以为活性炭的化学吸附提供更大的活化能，提高活性炭的化学吸附能力，从而提高COD去除率；但随着温度的不断升高，分子热运动增加，吸附的分子离开活性炭表面，分解为漂白废水，导致COD去除率增加，炭对漂白废水COD的去除率降低。因此，适当提高吸附温度可以提高漂白废水中COD的去除率，但过高的吸附温度会导致COD去除率的下降。

　　表1给出了两种活性炭动态吸附的正交实验结果。

　　表1两种活性炭动态吸附正交试验结果

　　活性炭柱cod（mg·L-1）吸附时间

　　1 25 80 60 132 158

　　2 25 100 90 176 176

　　3 25 120 120 179 141

　　4 30 80 120 185 237

　　5 30 100 60 173 153

　　6 30 120 90 232 135

　　7 35 80 90 168 141

　　8 35 100 120 155265

　　9 35 120 60 144 184

　　K煤1 487 485 449

　　K煤2 590 504 552

　　K煤3 467 555 519

　　R煤123 70 103

　　K椰子1 475 536 495

　　K椰子2 525 594 452

　　K椰子3 590 460 643

　　R椰子115 134148

　　从表1可以看出，煤基活性炭和椰壳活性炭处理漂白废水COD值很低，分别为132mg·L-1和135mg·L-1。各因素对煤基活性炭动态吸附的影响如下：漂白废水流速>吸附时间>吸附柱高度；各因素对椰壳活性炭动态吸附的影响如下：吸附时间>吸附柱高度>漂白废水流量速率。原因是，椰壳活性炭的吸附能力虽然与煤基活性炭相似，但椰壳活性炭吸附速度快，漂白废水流速加快时吸附趋于饱和，从而导致吸附时间影响较大。当漂白废水流速为25ml·min-1时，吸附柱高度120mm，吸附时间60min，处理效果较好。在此条件下，煤基活性炭和椰壳活性炭处理漂白废水的COD分别为135mg·L-1和124mg·L-1。

　　3结论

　　通过静态吸附实验和动态吸附实验，研究了煤基活性炭和椰壳活性炭对漂白废水的吸附性能。结果表明，在静态吸附条件下，当活性炭用量为6G·L-1、吸附时间为180min、吸附温度为40℃时，煤基活性炭和椰壳活性炭对漂白废水的COD去除率分别为%、%；两种活性炭对漂白废水的吸附动力学符合拉格伦准二级动力学模型；在动态吸附条件下，各种因素对煤基活性炭的吸附性能影响显著，各种因素对椰壳活性炭吸附性能的影响为：吸附时间>柱高>漂白废水流量。