简介:关于本文可作为吸附剂颗粒方面的大学硕士与本科毕业论文吸附剂颗粒论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献下载。
(德州学院 地理系,山东 德州 253023)
摘 要：利用改性后的凹凸棒石颗粒吸附剂进行含油工业废水处理实验.取样处理实验结果表明,改性粘土颗粒吸附剂的吸附量远大于活性炭,且处理效果好.在废水含油浓度72mg/L时,吸附剂可处理废水1.18m3/kg,停留时间约8min.用加热法对吸附饱和后的凹凸棒石颗粒可进行5次再生使用,且对油的吸附效率没有明显下降.清水淋沥实验表明,制备的改性凹凸棒石颗粒有很好的持油性,油释放率仅为2.05%.
关键词：改性凹凸棒石颗粒,吸附,含油废水
中图分类号：X703.3 文献标志码：A 文章编号：1005－8141(2010)09-0775-04
Study on Oily Wastewater by Attapulgite
SONG Ning-ning
(Department of Geography,Dezhou University,Dezhou 253023,China)
Abstract:This work used attapulgite which had great surface area,chemical stability,good absorbent ability,aimed at the oily wastewater pollution.The result showed that the adsorption capacity of modified attapulgite grains was far more than the activated carbon,and had better treatment effect.Dynamic test showed that each kilogram sorbent could deal with 1.18m3 oily wastewater with concentration of 72mg/L,the retaining time had to be above 8 minutes.The saturated attapulgite which was regenerated could be utilized 5 turn with f论文范文orable condition.Testing of clean water leaching oil suggested that the modified-attapulgite had well stability on oil maintenance,oil leaching percentage was 2.05%.
Key words:modified attapulgite grains,adsorbent,oily wastewater
1. 前言
随着经济的快速发展,石油类及其制品广泛地应用于国民经济的各个领域和人类的日常生活中,用量与日俱增,对水体的污染也在日益加剧.含油废水的来源很广,如在石油工业的采油、炼油、贮油、运输过程及石油化学工业的生产过程中都会产生大量含油废水［1,2］.基于环境质量的改善和保护,世界上很多国家都对废水的石油类排放浓度作出了规定和限制,因此含油废水的处理已经成为废水处理的一个重要内容［3］.
凹凸棒石是一种具有层链状结构,含水富镁(铝)的硅酸盐粘土矿物,具有较大的比表面积与离子交换容量,以及良好的吸附性、脱色性、热稳定性,而且论文范文低廉,已广泛应用于各种废水的吸附处理［4,5］,但把它用来处理含油废水的相关报道较少.笔者利用凹凸棒石颗粒吸附剂处理含油工业废水进行了实验研究,取得了较好的效果.
2. 材料与方法
2.1 实验材料
实验原料:凹凸棒石购自江苏澳特邦非金属矿业有限公司,外观呈灰色,颗粒较细(过74um筛),手感滑腻,有一定的水硬性.辅助原料包括淀粉和废玻璃粉,凹凸棒石颗粒吸附剂的制备方法见参考文献［6］.
实验仪器:U-2800紫外分光光度计(日本日立公司)、THZ-95恒温振荡器(太仓市医疗器械厂)、DK-S24电热恒温水浴锅(上海精宏实验设备有限公司)、SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵(郑州长城科工贸有限公司)、DHG-9140A电热恒温鼓风干燥箱(上海精宏实验设备有限公司)、 D/Max-3B X射线衍射仪(日本理学公司)、SXL-1208程控箱式电炉(上海精宏实验设备有限公司)、KDM控温电热套(鄄城华鲁电热仪器有限公司)、pHS- 25酸度计(上海精科雷磁有限公司).
实验用的废水为河北某制板厂含油废水.含油量的测定方法采用紫外分光光度法［7］.油的去除率(%)等于(1-A/Ao)×100%.式中,Ao为吸附前水样的吸光度,A为吸附后水样的吸光度.
2.2 实验装置及工艺流程
实验装置见图1.实验采用有机玻璃柱作为吸附柱,内径为等于30mm,高为600mm,内装一定质量的最佳条件活化的凹凸棒石颗粒.采用升流式进水,进水含油100mg/L,pH为7,常温常压下进行实验.按国家排放标准即C等于10mg/L确定工作穿透点,对油的分析采用紫外分光光度法.
3. 结果与分析
3.1 动态实验
方法:废水从废水池中用水泵输送,经过流量控制阀,废水流过装有吸附剂的反应柱,定时测定出水中的油残余浓度,使其保持达标排放.粉末状改性粘土虽然对废水中的油有很高的去除能力,但由于粒度细,如将它们装在反应柱内处理工业废水,则流体的流动阻力太大.特别是工作一段时间后,流动的通道被堵塞,完全失去透过性.因此,动态法只对制备好的颗粒状吸附剂进行了实验.颗粒状吸附剂具有良好的透过性,也有较好的去除能力.
柱高对改性凹凸棒石颗粒除油效果的影响:在4支有机玻璃柱中,装入高度分别为10cm、20cm、30cm、40cm的改性凹凸棒石颗粒(840 —420um),控制流速为7.17cm/min,观察改性颗粒的除油效果,去除率降至50%时停止运行,运行结果见图2.从图2可见,在其他条件相同时,装柱高度对油去除率具有很大影响.随着反应柱高度的增加,运行时间也相应增加,两者呈正线性相关.当反应柱较高时,下层的凹凸棒石颗粒首先与污水接触并进行吸附,水中的油浓度随之下降并从下层移到上层后继续进行吸附过程,上层凹凸棒石颗粒起保护层的作用.当反应柱较短时,油的吸附过程未充分进行就已流出柱床,所以反应柱要有一定的高度才能保证油的去除率.
流速对改性凹凸棒石颗粒除油效果的影响:在3支有机玻璃柱中,装入高度均为40cm的改性凹凸棒石颗粒(840—420um),流速分别控制在 10.38cm/min、7.17cm/min、3.06cm/min,观察除油效果.当去除率降至50%时,绘时间—去除率曲线图,运行结果见图3.从图3可见,随着反应柱工作时间的延长和吸附剂表面的阻塞及吸附饱和,物料床层的阻力增大,出水中油的去除率下降.在其他条件相同的情况下,降低流速可以提高反应柱的运行时间,即凹凸棒石颗粒一次吸附时间可以延长.但如果滤速太低,所需设备庞大,产水量小且除油效果不经济,提高滤速则可提高产水量、减小设备体积,但会导致凹凸棒石颗粒一次吸附时间缩短,需频繁更换粘土颗粒或对其进行再生,因此在实际运行工艺中要根据具体情况选择经济流速.在反应柱出水中,油的浓度有时不够稳定,可对柱体轻轻敲击后即恢复正常.这是由于装柱不均匀,造成涡流扩散和流动相传质阻力增大,液流发生局部穿流所致在.装柱时,尽量使吸附剂的粒度均匀,并保持装柱均匀可以避免产生这种现象.
3.2 未改性凹凸棒石与改性凹凸棒石实验比较
在常温和常压下,取840—420um的未改性凹凸棒石颗粒(1#)、改性凹凸棒石颗粒(2#)以及活性炭颗粒(3#)进行对比实验.实验中的装柱高度为14cm,油的初始浓度为100mg/L,流速为3.06cm/min,观察除油效果.当去除率降至50%时停止运行,对比实验结果见图4.
由图4可知,对含油质量浓度为100mg/L的含油废水,实验初期有机粘土颗粒吸附剂的去除效果略高于未改性的颗粒吸附剂和活性炭颗粒,但相差不大.随着运行时间的增加,1#、2#和3#土柱的除油率都有所下降.其中,装填未改性凹凸棒石颗粒的1#土柱的去除率急剧下降,运行时间最短,说明未改性粘土对含油废水的吸附量较小,很快就会达到饱和状态.而装填改性凹凸棒石颗粒的2#土柱不但吸附能力强,而且在运行15h后其吸附能力并未下降.相比于颗粒活性炭,其吸附能力较强,原因在于改性凹凸棒石的特殊结构.
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改性凹凸棒石颗粒吸附剂的原料为凹凸棒石粘土,其中不仅含有凹凸棒石,还含有一定量的蒙脱石,这两种矿物在加工处理过程中形成柱撑结构,极大地增加了吸附剂的表面积和大孔隙度,这也使它比单独的凹凸棒石能吸附更多的表面活性剂以增大其吸附量.而颗粒活性炭吸附量不大的原因在于水样中较大的乳化油颗粒会阻塞活性炭表面较小的孔隙,使颗粒活性炭大量的内表面无法发挥作用［8］,两者的比较见图5.在反应柱的出水中,油浓度有时不够稳定,对柱体轻轻敲击后即恢复正常.这是由于装柱不均匀,造成涡流扩散和流动相传质阻力增大,液流发生局部穿流所致.因此,在装柱时要尽量使吸附剂的粒度均匀,并保持装柱均匀才可避免产生这种现象.
3.3 串级实验
在保证出水浓度达到排放标准的前提下,为了使流量不致降低过快,该实验用两个反应柱串联.1#反应柱主要用来考察吸附剂的除油能力,2#反应柱主要用于控制出水中的油浓度.一般填柱高度400mm,内径30mm,柱容积为282.6cm3. 1#柱中420—150um,装料100g,装在柱底部；物料粒度840—420um,装料200g,装在柱上部,两者装料共300g.2#柱装料 150g,物料粒度为840—420um.废水溶液取自河北某制板厂,我们将其稀释至油浓度为72mg/L,pH等于7时使用.在实验过程中,每隔24h取柱1、柱2出水样一次,检测油浓度.在实验过程中,根据出水中油浓度是否达标来调节流速,结果见表1.
每隔5天从反应柱2出口取20ml水样密封置于冰箱中,待动态实验结束后将所取水样混合在一起,测得溶液中油浓度为5.92mg/L.分析结果表明,该实验排放水中的油含量完全达到了国家规定的排放标准(GB8978-1996).本实验处理单位流量溶液所需的吸附剂重量为:450g÷0.63L/h等于714kg/m3/h(工作寿命840h).单位重量吸附剂所处理的溶液体积为:530÷450g等于1.18m3/kg(溶液中油浓度为72mg/L).以反应柱平均流量0.63L/h、吸附剂比重为1.5g/cm3计,1#反应柱容积为282.6cm3,吸附剂重量为300g；2#反应柱容积为141.3cm3, 吸附剂重量为150g.废水在1#柱中的停留时间为:［282.6-(300÷1.5)］÷630等于0.131h等于8min.废水在2#柱中的停留时间为:［141.3-(150÷1.5)］÷630等于0.0656 h等于3.93min.可以看出,废水在2#反应柱中的停留时间太短,2#反应柱的去除效果未能充分发挥.停留时间是一个重要的基本参数,应根据进口和出口水样中油浓度确定必要的停留时间.实验表明,随着工作时间的延长,停留时间也应适当增长.动态实验的结果也表明,该吸附剂除油效果较好,可将废水中的油浓度由72mg/L降低到达标排放标准.
4. 凹凸棒石废弃物的处理与处置
用凹凸棒石处理废水时,在使用一段时间后,吸附了大量吸附质,逐步趋向饱和并丧失工作能力,可能带来新的环境问题.即吸附的油会不会析出而重新造成环境污染,吸附有污染物的吸附剂如处置不当可能产生二次污染.利用凹凸棒石处理废弃物的方法可再生利用或用作其他行业的原料.
4.1 清水淋出实验
为了比较土柱中截留油可能存在的潜伏性污染,对前述在对比实验中吸附达到饱和后的1#(未改性凹凸棒石颗粒)、2#(改性凹凸棒石颗粒)土柱进行清水淋出实验.一般分数次淋洗,每次水量200ml,开始保持水柱高100mm,自然落干,每次进水取三个淋出液进行含油量分析.1#柱中装填未有机化的改性凹凸棒石颗粒(20—40目)80g,2柱中装填有机化改性后的凹凸棒石颗粒(840—420um)80g,结果见图6.
从图6看出,淋出液含油浓度随淋出液体积的变化而变化.经过600ml清水淋滤,1#土柱渗出液含油浓度从49.4mg/L降低到10.02mg/L左右,土柱释放油98.67mg,占土柱中油总量的19.49%.如果继续淋滤,则土柱中油类的释放量将继续增加,可见清水对土柱中残留油类的淋出能力较强.表2数据表明,2#土柱淋出液含油浓度从47.09mg/L下降到2.11mg/L,土柱释放油19.58mg,占土柱中油总量的2.05%,说明 2#土柱持油性较好,清水对其淋出能力弱.
4.2 高温加热实验
改性凹凸棒石颗粒去除油的主要机理是吸附作用.当进行高温加热时,吸附的油受热分解.我们利用加热法对有机凹凸棒石的再生利用进行了试验.分别取1g 各种残渣(未改性颗粒、改性颗粒、活性炭颗粒,均为840-420um)放入程控箱式电炉(SXL—1208,上海精宏实验设备有限公司),450℃下焙烧3h进行除油实验.
每次加热后都分别进行淋出实验,淋出液中油的浓度(紫外分光光度法)未检测出.可见,为减少吸附后含油的有机凹凸棒石产生二次污染,提高凹凸棒石的使用率,确保吸附—再生—吸附循环利用过程的完成,高温加热是一种较为有效的方法,可以降低污水处理成本,提高经济效益.
5. 结论
通过对吸附剂处理含油工业废水的静态实验和动态实验研究,可以得出以下结论:①吸附剂对制板厂的实际废水表现出很强的除油能力.②动态实验表明,吸附剂有良好的除油能力,每1kg的吸附剂可处理含油浓度为72mg/L的废水1.18m3.废水在反应柱中的停留时间必须保证,在废水含油浓度70mg/L左右时,停留时间约8min.③土柱动态连续实验表明,装柱高度和流速对粘土吸附剂的吸附效果有很大影响,在实际运行工艺中要根据具体情况选择经济流速.改性粘土颗粒吸附剂的吸附不同于活性炭的表面吸附,故其吸附量远远大于活性炭,且处理效果也较好.④用加热法对吸附饱和后的凹凸棒石颗粒进行再生.实验结果表明,制备的凹凸棒石颗粒可重复使用5次,且对油的吸附效率没有明显下降.此外,清水淋沥实验表明,制备的改性凹凸棒石颗粒有很好的持油性,油释放率仅为2.05%.
凹凸棒石颗粒吸附剂能较好地去除含油废水中的油类,而且材料成本低廉、操作方式方法灵活,因此其前景广阔,有一定的推广意义和实用价值,可为含油工业废水的处理提供思路和帮助.
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总结：该文是关于吸附剂颗粒论文范文，为你的论文写作提供相关论文资料参考。
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