焦炭及其改性吸附预处理焦化废水的试验研究_孙慧芳

焦化废水是工业废水中较难处理的一类废水。由于其污染物浓度相对较高，在采用传统的生物方法处理之前，常需要对原水进行稀释处理，这样既浪费水资源，同时也增加了废水处理量。因此采用合适的方法对废水进行前处理，使其污染物浓度能满足生化处理系统的进水要求，在水处理工艺中十分重要。吸附法具有高效快速、操作简单、无二次污染等优点[1]，常用的吸附材料活性炭因其再生繁杂、处理成本高等缺点仅在焦化废水的深度处理中得到应用；而焦炭作为一种产品，回收再生方便，且具有相对较大的比表面积，是焦化厂用作废水吸附预处理最理想的材料。因此研究焦炭对焦化废水中主要污染物的吸附性能，特别是通过改性等方法，增加其对废水中主要的极性化合物氨氮的吸附能力，对于解决焦化废水经生物处理后氨氮仍然作为主要的超标化合物的问题，具有十分重要的意义。HNO3改性处理常用来增加炭质吸附剂的含氧官能团，尤其是羧酸的含量[2]。KOH处理能够增加炭质吸附剂的中孔容积[3]，同时也能增加含氧官能团的量[4]。研究采用HNO3、KOH分别和联合对焦炭进行改性处理，侧重探讨了不同处理方式与增强焦炭对极性物质的吸附性能之间的关系。1试验部分1.1焦炭的粒度以及焦化废水的组成试验所用的焦炭和焦化废水来自山西省太原市某焦化厂。焦炭经破碎、洗涤和干燥后，经筛子分离，截取粒径为833～1651μm的焦炭作为吸附材料。焦化废水中COD为3137.28mg·L-1，挥发酚质量浓度为491.31mg·L-1，氨氮质量浓度为168.44mg·L-1，氰化物质量浓度为23.27mg·L-1。1.2试验方法吸附速率的测定：取8个250mL洁净锥形瓶，各移取200mL水样，准确称取8份8g吸附剂，同时加入锥形瓶中。将锥形瓶放入电热恒温振荡培养箱中，在25℃的条件下分别振荡2、4、6、8、10、20、30、40min。待振荡吸附完成后分别测定水样中的COD、挥发酚、氨氮以及氰化物的含量，计算吸附剂对每种污染物的吸附速率和吸附平衡时间[5]。吸附等温线的测定：取8个250mL洁净锥形瓶，各移取200mL水样，称取2、4、6、8、10、12、14、16g吸附剂，分别加入8个锥形瓶中。将锥形瓶放入电热恒温振荡培养箱中，在25℃的条件下振荡到污染物浓度不变为止。待振荡吸附完成后分别测定水样中的COD、挥发酚、氨氮以及氰化物的含量，绘制吸附等温线[5]。焦炭及其改性吸附预处理焦化废水的试验研究孙慧芳，和彬彬，郭栋生（山西大学环境与资源学院，山西太原030006）摘要：采用经化学改性前后的焦炭对焦化废水进行吸附预处理，并对其吸附性能进行了检测。结果表明，焦炭对焦化废水中的COD、挥发酚、氨氮和氰化物均有一定的去除效果，分别为相同条件下活性炭对上述污染物去除率的15.48%、16.41%、39.47%和172.84%。化学改性可使焦炭对焦化废水中氨氮和氰化物的吸附性能明显的提高，其中HNO3改性对焦炭吸附废水中氨氮和氰化物能力的增加效果显著，对氨氮的吸附常数从未改性前的0.0097L·mg-1增加为0.077L·mg-1；对氰化物的吸附常数从未改性前的0.0024L·mg-1增加为0.0739L·mg-1。KOH改性对焦炭吸附废水中氰化物能力的增加效果明显，对氰化物的吸附常数从未改性前的0.0024L·mg-1增加为0.0955L·mg-1。关键词：焦炭；改性；吸附；焦化废水中图分类号：TQ424；X784文献标识码：A文章编号：1000-3770(2009)10-055-04收稿日期：2009-02-27作者简介：孙慧芳（1986－），女，硕士研究生，研究方向为环境化学；联系电话：13754861074；E-mail：sunhuifang9@163.com联系作者：郭栋生，教授；联系电话：0351-7010175；E-mail：dongsguo@sxu.edu.cn第35卷第10期2009年10月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.35No.10Oct.,200955DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2009.10.0131.3活化方法试验采用模拟熄焦的过程进行活化。将一定量的焦炭在马福炉中加热到900℃[6]，将其取出后迅速倒入一定体积质量分数为3%的HNO3溶液中，冷却后将焦炭取出，用去离子水洗涤，充分去除残留的HNO3。将洗好的焦炭在温度为100℃的烘箱中烘4h，使焦炭充分干燥[2]。KOH活化过程同HNO3，所用KOH溶液的质量分数也为3%；KOH和HNO3联合活化过程中，首先用KOH活化焦炭，后用去离子水清洗干净，再采用HNO3活化。1.4分析方法COD：重铬酸钾法；挥发酚：4-氨基安替比林直接光度法；氨氮：纳氏试剂光度法；氰化物：异烟酸吡唑啉酮光度法。2结果与