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活性炭吸附法 |
发布日期:2012-6-12 新闻来源: 浏览次数:1126 |
新泰活性炭吸附法 新泰活性炭是由胡桃壳、玉米芯和木材等含碳物质炭化后经过多种药品活化而成。它具有巨大的比表面积,lg新泰活性炭,约有500m2~1500m2的表面积。由于它的比表面积大,表面能高,所以它对其他物质具有较大的吸附能力。 不同的新泰活性炭对不同物质,常具有不同的吸附能力。试验表明:N型颗粒新泰活性炭对香豆素的分解产物有较好的吸附效果,而粉末的新泰活性炭吸附效果较差,但后者对1,4一丁炔二醇的分解产物吸附效果较好;又如E-82整平性镀镍光亮剂(吡啶类衍生物)在镀镍液中使用了一段时间后,用粉末状新泰活性炭处理后,镀层的光亮度提高,光亮范围扩大,可见这种新泰活性炭对E-82光亮剂的分解产物有较好的吸附效果。 相反,若用颗粒状新泰活性炭处理这类镀液,处理后镀层就不光亮,说明颗粒状的新泰活性炭对光亮剂有较强的吸附能力;作者在试验新工艺时,有一次发现,一种电镀液使用了一段时期,镀层发暗不亮,经一般的粉末状新泰活性炭处理后,不补充任何原料,获得了镜面光亮的全光亮镀层,再镀一段时期,镀层又不亮了,再经粉末状新泰活性炭处理,又获得了全光亮镀层。可-见这种新泰活性炭能吸附光亮剂的分解产物,而对光亮剂本身,基本上不吸附或很少吸附。由此可见,新泰活性炭的吸附,在某些情况下是有选择性的。现在国外已有多种新泰活性炭针对性地应用于某些光亮镀液,有些新泰活性炭具有只吸附或较多地吸附光亮剂的分解产物,而对光亮剂不吸附或较少地吸附,所以他们常在连续过滤的过滤器内,添加一定量的新泰活性炭,通过连续过滤,不断除去光亮剂和其他有机添加剂的分解产物,过滤器使用了一段时间后,再换上新的新泰活性炭;以使镀液中有机物的分解产物含量不致于过高,从而保证电镀产品的质量。 针对各种光亮剂,研制出具有选择性吸附光亮剂分解产物的各种新泰活性炭,是一项具有实际意义的工作,应该引起有关部门重视,这样可以减少处理时镀液中有效成分的损失,提高处理效果。 新泰活性炭是一种固体吸附剂,它对气体液体和固体微粒(吸附质)都有一定吸附能力,在吸附质被新泰活性炭吸附的同时,也存在着吸附质脱离新泰活性炭表面的相反过程——解吸,吸附与解吸几乎是同时进行的。当新泰活性炭表面有吸附力的点完全被吸附质占据时,即达吸附饱和,此时吸附与解吸的速度相等,即达到动态平衡,在吸附达饱和后,即使再延长吸附时间,吸附量再也不能提高了。 新泰活性炭的吸附过程是放热的,应该说,在低温下,新泰活性炭吸附杂质的量多,但在电镀液的一般处理时,常采用加温下操作,那是为了使新泰活性炭易于润湿和分散,实际上在一般情况下,低温有利于吸附,高温加速解吸。 净化镀液时,新泰活性炭的用量,应根据有机杂质污染的程度而定,较少的有机杂质只需用1g/L左右的新泰活性炭就可以了;较多的有机杂质需用8g/L~1Og/L,甚至更多;在一般情况下,可用3g/L~5g/L进行处理。 在用新泰活性炭处理镀液时,应注意新泰活性炭的质量,防止新泰活性炭中的杂质进入镀液。若新泰活性炭中含有锌杂质,处理镀镍液后,会使镍层发黑或出现条纹。另外在过滤除去镀液中的新泰活性炭时,一定要把它过滤干净,以免小颗粒的新泰活性炭透过滤芯进入镀液,使该镀液在电镀时,出现粗糙、灰暗、针孔或橘皮状的镀层。 有时为了更好地去除有机杂质,在用新泰活性炭处理前,先用氧化剂(双氧水或高锰酸钾)进行氧化处理,即所谓氧化剂一新泰活性炭联合处理。常用的是双氧水一新泰活性炭处理。在进行这种操作时,一定要将过量的双氧水除掉后再加新泰活性炭,否则,双氧水是氧化剂,新泰活性炭有还原性,相互之间会发生氧化一还原反应(2 H2 02+C=2H2O+C02↑);另外由于双氧水会分解出02,它会堵塞新泰活性炭有吸附力的细孔,降低新泰活性炭的吸附能力。好在加入新泰活性炭前,先检验一下镀液中是否还有过剩的双氧水存在,检验的方法如下: (1)称5gKI溶解于1OOmL水中,加人5g可溶性的淀粉,加热至溶解; (2)吸一滴镀液滴在干净的滤纸上: (3)把二滴碘化钾一淀粉溶液滴在滤纸上沾有镀液的部位; (4)观察颜色:假使在5s内出现蓝色,表明有过剩的双氧水存在(碘化钾一淀粉溶液是不稳定的,好现配现用)。 新泰活性炭的吸附过程是比较快的,大多数的有机杂质在开始接触的几分钟内就被吸附了,因此,处理时过长时间的搅拌是不必要的,一般只要连续搅拌30 min左右就可以了。 新泰活性炭吸附法除了强氧化性的镀铬液不能使用外,其他几乎所有的镀液都可应用。 随着染料与印染工业的发展,其生产废水已成为当前重要的水体污染源之一。这类废水具有颜色深,COD、BOD值较高,组成复杂多变,排放量大,分布面广,难降解等特点,若不经处理,直接排放将给生态环境带来严重危害。染料废水处理主要有化学法、生化法及物理化学法。新泰活性炭是多孔性物质,且具有很大的比表面积,使目前有效的吸附剂之一。能有效地去除废水的色度、COD.对于一些难以生化降解、成分复杂的染料废水,如偶氮染料废水等,可以以新泰活性炭吸附的方法进行脱色处理。 1. 新泰活性炭吸附法 新泰活性炭吸附法是一种应用较早的方法.该法对去除水中溶解性有机物非常有效.但它再生比较困难,处理成本较高,因此应用面窄.一般可用于浓度较低的染料废水处理或深度处理. 1.1 新泰活性炭对不同染料的吸附 对于印染工业,新泰活性炭能有效去除废水中的活性染料、酸性染料、碱性染料、偶氮染料。新泰活性炭在吸附水溶性染料时吸附率高,但不能吸附悬浮固体和不溶性染料。 现时国内对多种染料进行新泰活性炭吸附,其中对红色、黑色的染料研究较多,如酸性品红、碱性品红、活性艳红、活性黑、耐晒黑等等,普遍的脱色率达90%以上。不同的染料吸附的平衡时间也不一样,并在吸附动力学上有不同的表现。新泰活性炭使一些染料脱色能较快达到平衡,一些则需要较长时间,平衡时间由3h到17h不等。另外,各种染料的吸附等温线一般都符合 Frendlich方程。 1.2 pH值对新泰活性炭吸附染料的影响 几乎所有研究新泰活性炭对染料吸附影响因素的文献都对pH值对新泰活性炭吸附染料的影响作了实验分析。pH对新泰活性炭吸附染料的影响不能一概而论,其结果与染料废水本身的组成与性质有关.例如,酸性染料的脱色率会随pH增加而降低,碱性染料的脱色率则会随pH增加而增加,而pH呈中性的染料的脱色率跟pH值的变化没有太大的关系。但总体说来,pH值对新泰活性炭吸附染料无任何影响或影响不大。 如在研究新泰活性炭对酸性品红、碱性品红、活性黑的吸附得出,染料废水的 pH值在 2~11之间变化时 , 酸性品红、碱性品红、活性黑B-113 的脱色率分别在91% ~95%、97. 5% ~100%、92. 5% ~97. 5%之间变化.从整体来看 , pH值的变化对废水脱色率没有太大的影响。 1.3 其它因素对新泰活性炭吸附染料的影响 除了染料种类和pH值以外,还有其它一些会影响对新泰活性炭吸附染料的因素,比如新泰活性炭的的孔径分布、形态、加入量、吸附时间、温度等。 近年来,很多科学家通过对新泰活性炭吸附过程的进一步深入了解,在吸附机理和新泰活性炭预处理技术方面都取得了很大的进展。G.M.Walker 等研究了3种酸性染料在新泰活性炭上的吸附行为, 发现只有 14%的比表面积发挥了吸附作用,一方面原因是由于存在多分子层的吸附,另一方面原因是新泰活性炭中很多微孔孔径太小,不能吸附染料大分子,同时,Tamai Hisashi等也证实了中孔较多的新泰活性炭易吸附染料分子,主要原因是中孔不仅对吸附有贡献,同时也为吸附质的扩散提供了宽敞的通道.这说明新泰活性炭孔径小,虽然会有较大的比表面积,但是如果孔径过小,对于吸附大分子染料是不利的。 同时,不同的新泰活性炭存在的形态对于吸附作用也是有影响的。新泰活性炭多见有粉末状、颗粒状的,现在也有使用新泰活性炭纤维作为吸附材料。 总体说来,新泰活性炭越多,吸附效果越好;对于不同的染料有不同的佳加入量,掌握佳的加入量,一来可以达到好的吸附效果,二来节省原料。 实践证明,在一定范围内,温度越高,吸附效率越高,这与染料颗粒热运动频繁,碰撞几率上升有关。 2. 新泰活性炭吸附处理染料废水的耦合方法 虽然新泰活性炭是目前有效的吸附剂之一,能有效去除色度和COD,但是大多数是和其它工艺耦合的。新泰活性炭吸附多用于深度处理或将新泰活性炭作为载体和催化剂,单独使用新泰活性炭处理较高浓度的染料废水的研究很少。 2.1 以新泰活性炭纤维作为载体的染料废水处理法 对酸性染料和直接染料废水,选用不锈钢加新泰活性炭作为催化电极,利用其导电、吸附、催化等综合性能及染料分子的自由基被氧化、絮凝的原理处理染料废水。电解时,阳极的不锈钢逐渐溶解,同时废水中的染料分子的自由基被氧化、聚合、絮凝,这样发色基团就会被打破,有机物也得到降解。 新泰活性炭纤维作为一种新型的催化电极材料,兼有导电、吸附和催化的综合性能,用其对染料废水进行电解处理,可以起到非常好的脱色效果,它的应用对于染料废水的预处理具有重要的意义。 2.2 微波强化内电解染料 近年来,发展了一种微波强化内电解处理染料废水的新方法 ,用新泰活性炭与铸铁采用一定比例混合,用新泰活性炭的吸附作用、炭与铸铁以及铸铁本身的内电解作用处理印染废水;然后利用微波再生炭铁混合物。这样不仅吸附饱和的新泰活性炭被微波再生 ,吸附作用恢复并稍有提高;同时微波起到了强化炭铁混合物的内电解作用的效果。采用这种新方法对染料模拟废水进行处理 ,结果令人满意。 2.3 颗粒新泰活性炭负载TiO2薄膜 目前,国内外非均相光催化氧化处理污水的研究工作多采用无毒、难溶、可重复使用的锐钛矿型的TiO2作为催化剂,以紫外激发TiO2,产生OH•自由基,使有机物氧化。该理论研究取得了丰硕成果。但是,该技术在实际应用中仍然存在着问题,其中需要解决的主要问题之一是TiO2催化剂的固定。有研究以杏壳颗粒新泰活性炭作为催化剂的载体,以钛酸四丁酯为前驱物,采用溶胶—凝胶法对TiO2光催化剂进行了固定,并对含染料溶液进行了光催化降解研究利用溶胶—凝胶技术制备以颗粒新泰活性炭为载体的TiO2膜处理染料污水,脱色率较高,平均可达92%。 2.4 载锰新泰活性炭对甲基紫染料微波降解 有研究制备出一系列负载锰氧化物的颗粒新泰活性炭,通过研究并发现:在新泰活性炭存在下,微波辐射可使甲基紫染料废水迅速脱色。甲基紫的微波降解动力学可近似看作一级反应。微波辐射时间、甲基紫溶液初始浓度、溶液pH值、新泰活性炭量和微波辐射功率等因素对甲基紫的微波降解均有影响。相对于普通新泰活性炭,适当负载锰氧化物后可以明显提高甲基紫的降解率。 新泰活性炭与其它材料、方法复合处理染料废水的例子不胜枚举,并在不断的发展当中,通过研究,已经得到不少令人可喜的结果。 3. 新泰活性炭吸附法处理染料废水的发展前景 染料废水的脱色是急待解决的难题 ,因此研究新泰活性炭吸附对染料废水脱色的研究具有现实意义. 但新泰活性炭再生比较难、成本较高是限制新泰活性炭吸附法的一大原因,因此,提高新泰活性炭再生技术,循环利用新泰活性炭降低成本是今后研究的重点。同时,鉴于新泰活性炭处理的特殊性质,将其与其他化学剂及与其它方法耦合,处理染料废水效果就会更好,因此,现时大多数有关新泰活性炭吸附法处理染料废水的报道不断推陈出新,有着良好的发展前景。 随着染料与印染工业的发展,其生产废水已成为当前重要的水体污染源之一。这类废水具有颜色深,COD、BOD值较高,组成复杂多变,排放量大,分布面广,难降解等特点,若不经处理,直接排放将给生态环境带来严重危害。染料废水处理主要有化学法、生化法及物理化学法。新泰活性炭是多孔性物质,且具有很大的比表面积,使目前有效的吸附剂之一。能有效地去除废水的色度、COD.对于一些难以生化降解、成分复杂的染料废水,如偶氮染料废水等,可以以新泰活性炭吸附的方法进行脱色处理。 1. 新泰活性炭吸附法 新泰活性炭吸附法是一种应用较早的方法.该法对去除水中溶解性有机物非常有效.但它再生比较困难,处理成本较高,因此应用面窄.一般可用于浓度较低的染料废水处理或深度处理. 1.1 新泰活性炭对不同染料的吸附 对于印染工业,新泰活性炭能有效去除废水中的活性染料、酸性染料、碱性染料、偶氮染料。新泰活性炭在吸附水溶性染料时吸附率高,但不能吸附悬浮固体和不溶性染料。 现时国内对多种染料进行新泰活性炭吸附,其中对红色、黑色的染料研究较多,如酸性品红、碱性品红、活性艳红、活性黑、耐晒黑等等,普遍的脱色率达90%以上。不同的染料吸附的平衡时间也不一样,并在吸附动力学上有不同的表现。新泰活性炭使一些染料脱色能较快达到平衡,一些则需要较长时间,平衡时间由3h到17h不等。另外,各种染料的吸附等温线一般都符合 Frendlich方程。 1.2 pH值对新泰活性炭吸附染料的影响 几乎所有研究新泰活性炭对染料吸附影响因素的文献都对pH值对新泰活性炭吸附染料的影响作了实验分析。pH对新泰活性炭吸附染料的影响不能一概而论,其结果与染料废水本身的组成与性质有关.例如,酸性染料的脱色率会随pH增加而降低,碱性染料的脱色率则会随pH增加而增加,而pH呈中性的染料的脱色率跟pH值的变化没有太大的关系。但总体说来,pH值对新泰活性炭吸附染料无任何影响或影响不大。 如在研究新泰活性炭对酸性品红、碱性品红、活性黑的吸附得出,染料废水的 pH值在 2~11之间变化时 , 酸性品红、碱性品红、活性黑B-113 的脱色率分别在91% ~95%、97. 5% ~100%、92. 5% ~97. 5%之间变化.从整体来看 , pH值的变化对废水脱色率没有太大的影响。 1.3 其它因素对新泰活性炭吸附染料的影响 除了染料种类和pH值以外,还有其它一些会影响对新泰活性炭吸附染料的因素,比如新泰活性炭的的孔径分布、形态、加入量、吸附时间、温度等。 近年来,很多科学家通过对新泰活性炭吸附过程的进一步深入了解,在吸附机理和新泰活性炭预处理技术方面都取得了很大的进展。G.M.Walker 等研究了3种酸性染料在新泰活性炭上的吸附行为, 发现只有 14%的比表面积发挥了吸附作用,一方面原因是由于存在多分子层的吸附,另一方面原因是新泰活性炭中很多微孔孔径太小,不能吸附染料大分子,同时,Tamai Hisashi等也证实了中孔较多的新泰活性炭易吸附染料分子,主要原因是中孔不仅对吸附有贡献,同时也为吸附质的扩散提供了宽敞的通道.这说明新泰活性炭孔径小,虽然会有较大的比表面积,但是如果孔径过小,对于吸附大分子染料是不利的。 同时,不同的新泰活性炭存在的形态对于吸附作用也是有影响的。新泰活性炭多见有粉末状、颗粒状的,现在也有使用新泰活性炭纤维作为吸附材料。 总体说来,新泰活性炭越多,吸附效果越好;对于不同的染料有不同的佳加入量,掌握佳的加入量,一来可以达到好的吸附效果,二来节省原料。 实践证明,在一定范围内,温度越高,吸附效率越高,这与染料颗粒热运动频繁,碰撞几率上升有关。
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