流化床制活性焦用于水处理的研究

第31卷第2期2008年4月煤炭转化C0ALC0NVERS10NV01．31No．2Apr．2008流化床制活性焦用于水处理的研究李全¨张永奇王洋。摘要利用流化床工艺制得了水处理用廉价活性焦，并对其进行了孔结构分析和水处理工艺实验，测定了吸附等温线和动力学曲线．对于所处理的造纸废水得出吸附量方程为：一5．14—5．14exp(一1．07t)，Freundlich吸附等温方程式为一5．84×10CO6．水处理实验表明，流化床制廉价活性焦对造纸废水具有良好的处理效果．关键词活性焦，C0Dc，，吸附量，流化床，造纸废水中图分类号TQ051．13，X7840引言我国水资源短缺，人均占有量只有世界平均水平的1／4，随着经济的发展，水污染问题已经严重制约了经济的可持续发展，甚至威胁到人民群众的生命安全．活性炭由于其独特的孔结构和吸附性能r】]，能有效地去除污水中大部分有机物和某些无机物，被广泛地应用于水质净化过程，成为城市污水和工业废水深度处理最有效的方法之一．但活性炭价格昂贵，目前市场价格为每吨数千元甚至上万元，加之一般污水排放量较大，水处理成本高，企业难以承受，阻碍了其应用．因此，开发低成本的污水处理技术是目前研究开发的重点．活性焦与活性炭相比，比表面积相对较小I2]，但一般微孔发达，具有良好的吸附能力．成型活性焦已工业化规模用于烟气脱硫，但由于其制备过程繁杂(与活性炭r3类似)，价格高，其用于水处理的研究鲜有报道．一些研究单位也曾进行了廉价活性焦的研究，但均未见大规模工业化生产的报道．中国科学院山西煤炭化学研究所在其多年煤气化技术I4研发的基础上开发了流化床活性焦制备工艺，可以大规模清洁生产．其制备的活性焦用于烟气脱硫，表现了良好的脱硫性能．本文旨在对流化床制活性焦的水处理性能及工艺过程进行研究，为活性焦水处理的应用提供一定的基础．1实验部分1．1流化床工艺制活性焦将原煤(工业分析和元素分析见表1)破碎至0mm～6mm左右，在中国科学院山西煤化所灰熔聚流化床粉煤气化中试装置上，以空气／水蒸气为活化剂，在850C～950C的温度范围内下，停留时间为10min30min左右，同时炭化活化制得活性焦(称为AC—A)．活性焦的孔结构特性见表2．表1原煤的工业分析和元素分析()Table1Proximateandultimateanalysisoftherawcoal()表2活性焦孔结构参数Table2Porestructureparametersofactivecoke1．2水处理实验装置与方法实验所用的废水取自某造纸厂一级处理后的废水，分别用静态和动态实验来评价活性焦水处理性能．评价指标为重铬酸钾法COD(GBl1914—1)硕士生；2)副研究员；3)研究员，中国科学院山西煤炭化学研究所，030001太原收稿日期：2008—01—05；修回日期：2008—02—20维普资讯http://www.cqvip.com第2期李全等流化床制活性焦用于水处理的研究7589)．1．2．1静态吸附实验在室温下，分别向5个250mL的三角烧瓶中加入不同量的活性焦，然后向每个烧瓶中加入100mL原废水，再将各三角烧瓶分别放在搅拌器上搅拌2h，后将各三角烧瓶中废水过滤，测定原废水和各滤液的CODc，计算不同活性焦用量下COD的去除率．在室温下，将一定量选定的活性焦加入2000mL烧杯中，然后加入1000mL的原废水，将烧杯放在磁力搅拌器上搅拌，在搅拌的情况下，分别在0．50h，0．75h，1．00h，I．50h，1．83h，2．00h和2．25h时取烧杯中水样20mL，将取出的水样过滤，测定原废水和各滤液的CODc，计算不同吸附时间下CoD的去除率．1．2．2动态实验实验工艺过程见图1，装置由一个原水储槽、一个流量计和三个串联的有机玻璃吸附柱组成，三个吸附柱后分别设有取样口．吸附柱内径2．6cm，高45．5cm．实验时下部进水，上部出水，靠压差自流．图1实验工艺流程图Fig．1Schematicdiagramofexperiment1——Watertank；2——Flowmeter；3——Adsorptioncannulation；4——Activecoke2结果与分析2．1活性焦用量对CODcr吸附效果的影响控制活性焦用量分别为0．5g，1．0g，1．3g，1．5g，2．5g，3．0g，振荡2h，进行静态吸附，结果见图2．由图2可知，随着活性焦用量的增加，造纸废水Co【)c的去除率上升．活性焦用量为1．5g时，CODc去除率可达15．以后随着活性焦用量增加，CoDc去除率没有明显差异．说明活性焦吸附性能不仅与用量有关，还可能与活性焦的孔径大小和分布有关．[7废水中可溶性有机物分子量大小不一，活性焦的孔径分布与可溶性有机物的分子量大小相匹配，活性焦才具有高的