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活性炭在工业废水中的应用

时间:2018/7/28 9:48:02

1、引言

据统计,在十二五期间工业废水处理投资在水处理中占首位。为了有效地改善水质,我国每年用于水资源保护项目的资金近千亿元。工业废水的处理与废水量、废水水质、处理工艺、所用药品等息息相关。在所排放的工业废水中,不仅含有氰化物、氯酚等化学剧毒成分,而且含有铬、汞、镍等重金属离子。工业废水的处理方法按作用原理可分为物理法、化学法、物化法和生物法。本文主要介绍的是物化法中的活性炭吸附法。

活性炭在工业废水中的应用

2、活性炭对典型工业废水的处理

2.1、活性炭处理含铬废水

含铬废水主要来源于冶金、化工、电镀、制铬、制药、铬盐及铬化物的生产等一系列行业。含铬废水的处理方法主要有药剂还原沉淀法、铁屑铁粉处理法、离子交换法等。用活性炭处理含铬废水在近年来得到了广泛的研究与应用。

活性炭具有极强的物理吸附力,能有效地吸附废水中的六价铬离子。同时,由于在其表面存在大量含氧官能团,活性炭还有化学吸附的作用。被吸附的Cr6+在酸性条件下被还原为Cr3+,当活性炭在强酸性条件下作用时,还存在如下反应:

C+Cr2O2-7+12H+→2Cr3++6H2O

根据实践经验,当含铬废水pH值在3-4.5之间,吸附效果最佳。若所处理废水酸碱度不在最佳范围内,要采取活性炭处理法就必须用酸溶液进行预调处理,以满足Cr6+吸附的最佳条件。

活性炭处理含铬废水

2.2、活性炭处理含氰废水

含氰废水来源于冶矿、焦炉废水、电镀厂、煤气厂等诸多工矿企业及化工生产企业,也有含氰的杀虫剂或药剂污染的,但主要来自于工业“三废”。目前,处理含氰废水的方法有碱性氯化法、生物氧化法、电解法、萃取法、反渗透法、离子交换法、活性污泥法、生物铁盐法等。这些方法普遍存在成本较高、设备复杂、维修困难等缺点。而用活性炭吸附法处理则具有条件温和,操作安全,可回收利用等特点。

用活性炭除氰的原理主要在于吸附,氧化和水解三个方面。活性炭具有吸附氰化物尤其是络合氰化物的能力,同时具有吸附氧的能力。活性炭吸附含氰废水中的O2和氰化物,在活性炭表面上O2和H2O生成H2O2( 活性炭本身作催化剂),H2O2进一步氧化氰化物生成氰酸盐。若废水中的H2O2不足,则在活性炭表面上发生水解反应,氰酸盐水解成碳酸盐和铵。

活性炭处理含氰废水

2.3、活性炭处理含酚废水

含酚废水的主要来源是焦化厂、炼油厂和树脂厂等。我国含酚工业废水已经占化工行业废水排放量的第一位,目前已成为有毒有害废水的主要来源。而在含酚工业废水中,又以苯酚的含量为最高,毒性最大,目前的苯酚含量已作为环境监测主要监测指标之一。

处理含酚废水主要有两种方法: 回收利用和降解处理。一般而言,含酚量在1g/L以上的废水应考虑酚的回收,回收可采用萃取、吸附等方法。对于酚类有机物在活性炭上的吸附,研究者们经常采用两种机理进行解释,即电子给受体复合物和π-π作用机理。

活性炭处理含酚废水

3、活性炭在工业废水处理中的应用前景

目前,活性炭主要用于除臭、脱色、给水系统净水、以及废水处理等方面。在废水处理整个工艺流程中,主要位于二级以后的处理部分。通常不单独进行一个阶段的废水处理,而是同生物处理、离子交换剂等联合使用来处理废水。

要改善当前活性炭在工业废水处理中的尴尬现状,必须从经济的角度出发,降低活性炭的投入,充分发挥活性炭可再生循环利用的特色,使活性炭成为高效、经济、环保的水处理新材料。由此,我们可考虑从活性炭的原材料选取上进行优化,除了可选用果壳、煤质、石油类等作为原材料,还可探索用酒糟、动物粪便、农作物秸秆等作原材料。在炭化活化的制作过程中,在传统方法上进行改造与创新。

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