含酚废水处理毕业论文Word文档格式.docx
- 文档编号:5257431
- 上传时间:2023-05-04
- 格式:DOCX
- 页数:58
- 大小:456.67KB
含酚废水处理毕业论文Word文档格式.docx
《含酚废水处理毕业论文Word文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《含酚废水处理毕业论文Word文档格式.docx(58页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
Startingfromthepointofviewofenvironmentalandeconomicbenefits,bothresourcerecoveryandwastewatertreatmentshouldbeconsideredinwatertreatmenttechnologies.Theadsorptiontechnologyisasimplyphysicalandchemicalmethodforhighandlowconcentrationsofwastewater,whichcouldreclaimusefulresourceforrecyclingwastewater,Theexperimentusestheactivatedcarbonfiberasthesorbenttoadsorbthechlorophenolinwastewater.
Thispaperintendstostudythebalanceofactivatedcarbonfibersforisothermadsorptionstudies,tocalculatethemodelparametersandthePHvalueofimpactonactivatedcarbonfiberadsorptionchlorophenol.italsostudyfixedbedregenerationofactivatedcarbonfiberfixedbedadsorptionbreakthroughcurvesofactivatedcarbonfibersdetailedstudy.Thisexperimentprovidesatheoreticalbasisforsuchwastewatertreatmentintherealindustry.
Thismethodimprovedthetreatmentofphenolwastewatertechnology,Ibelievetherealvalueintheindustrialproduction.
创新点摘要
本文主要研究的是通过活性碳纤维实现对含酚废水处理的过程,其创新点如下:
1.对于含酚废水的处理过程和方法被作为水处理研究中备受关注的课题。
就环境和经济效益两个角度考虑,资源回收与废水处理达标排放是水处理过程中需要探查的两个方面问题。
本文中阐述的活性碳纤维做为吸附剂进行操作是一种操作简便的方法,同时可有效回收利用废水中有用资源,这种物理化学方法适用于高低浓度的废水,但若吸附剂再生性能差、价格贵。
则很难在实际水处理中普遍应用。
活性碳纤维此类物质是一种高效新型的吸附剂,它的优点包括吸附容量大、吸附和解吸速率快、再生条件温和。
所以对于此类物质在废水处理的应用研究中逐步加深。
2.在文中对活性炭纤维用于等温吸附平衡进行了研究求算模型参数以与PH值对活性炭纤维吸附氯苯酚影响的研究,并且对活性炭纤维固定床等温吸附突破曲线和活性炭纤维的填充床的再生做了较详细的研究。
前言
水是保贵的自然资源,是人类赖以生存的必要条件,在人类生产和生活中,从自然界取用了水资源,经生产和生活活动后,又向自然界排出了受污染的水,酚类废水便是其中之一.本实验要治理的对氯苯酚(P—chlorophenol),也叫作对氯酚,化学相对分子量为128.56,白色针状晶体,工业品带黄色或粉红色。
相对密度为(40℃/4℃)1.26,沸点为217℃,熔点为42-43℃,闪点为121℃,微溶于水。
在水中溶解度为(20℃)27.1g/l。
对氯苯酚的毒性剧烈,它对于人类和生物组织的危害巨大,皮肤沾染或渗透后、被生物吞咽后,都显示其有较高的毒性,同时,此种物质也对自然届造成较大危害,溶在水中可以严重污染水质。
从环境和经济效益两个角度出发,水处理技术应考虑兼顾资源回收与废水处理达标排放两个方面的问题。
吸附是一种操作简便、可实现废水中有用资源回收利用、对高低浓度废水均适用的物理化学方法,本实验采用吸附法脱除废水中的氯苯酚,用活性炭纤维作为吸附剂。
活性炭纤维与颗粒状活性炭相比的显著特点是其具有较大的比表面积、发达的孔隙、而且有较窄的孔径分布、吸附速度快、吸附能力大和容易再生等特点,它的纤维外型以与独特的特性能可以作为纱、线、布和毡的原料等,这就在生产流程设备的简化和具体的工业使用带来很大的简便性。
在空气净化和废水处理、制作化学防毒服和防毒面具、吸附放射形物质与微生物、回收微量贵重金属等领域,活性炭纤维也同样得到了广泛的应用。
目前,保护环境已经成为人类的共识,处理含酚废水已经迫在眉睫,此方法为改进处理含酚废水技术提供根据。
相信会在实际工业生产中有实际价值。
第一章.文献综述
1.1酚类化合物危害概述
酚类化合物是易分解的有机毒物:
(1)它的生物毒性:
酚是一种高毒的污染物,低浓度的酚可使蛋白质变性,高浓度的酚可使蛋白质沉淀,酚对各种细胞有直接的损害作用,对皮肤和黏膜有强烈的腐蚀作用,酚的嗅觉阈值为25mg/l,酚的许多衍生物有很低的嗅觉阈值,如氯酚为0.001-0.0005mg/l;
甲酚为0.0025mg/l。
所以被酚污染的鱼类等食品最容易被人们察觉和厌弃。
长期引用被酚污染的水源可引起头晕、出疹、瘙痒、贫血与各种神经系统疾病。
(2)酚的来源与污染:
与氰化物相似,酚在自然条见下也普遍存在。
估计有两千多种,但其含量低,主要来自粪便和含氮有机物在分解过程中的产物,高浓度的酚只可能来自人类的生产活动。
以工业上的“三废”形式进入环境。
由于生产的原料、工艺、管理放法的不同,酚污染源排放酚的种类、数量和浓度也各不一样。
大量高浓度的含酚污水,主要来自焦化厂、煤气站、绝缘材料厂、化工厂、炼油厂、树脂厂、玻璃纤维厂、制药厂等。
其浓度在1—8*
mg/l之间变化。
废水的含酚量极其特性,随工业种类不同而不同。
就是同一工业也可能有所差异。
焦化废水成分复杂。
含有酚、氯酚、苯氧基酸且化学需氧量高,废水中含挥发酚1600—3200mg/L,不挥发酚300—500mg/L,煤气发送站废水,当采用烟煤为汽化燃料时,水质十分不好,SS含量高,含挥发酚1000—3200mg/L,这种废水排入江河,对生物农作物均有危害.如果饮用水源含酚,对人体健康十分不利.因此,消除酚害是治理三废的一个重点.
1.2含酚废水的处理方法
含酚废水由于来源不同,处理时常分为三类,以便有针对性的选择处理方法,也就是按酚的浓度高低,分为高浓度、中等浓度和低浓度含酚废水。
1.2.1高浓度含酚废水的处理方法
高浓度含酚废水常用溶剂萃取法和蒸汽吹脱法。
但应用这些回收产品的方法,选用时要同时考虑酚钠盐的销路。
否则将导致回收产品销路不畅而停产。
一、溶剂萃取法
多年来,国外对含酚废水的处理与回收进行了大量的研究工作,提出并且实施了多种治理方法。
其中,溶剂萃取是常用的废液脱酚方法。
萃取法适用于从高浓度废水中(c>1000mg/L)回收酚类物质。
不仅可回收挥发酚,也可回收不挥发酚。
萃取脱酚常用的萃取剂是苯、重苯、重溶剂油、取代乙酰胺
、醋酸乙脂、异丙醚、苯乙酮、磷酸三甲酚等。
其中
萃取剂具有效率高、损耗低、无毒、水溶性小、长期运转不易老化等特点。
它可使含分量(mg/L)为几千的工业废水降至几百或几十。
因此,国目前一般采用萃取加生化或萃取加吸附等多级回收治理方法。
使高浓度含酚废水降至允许的排放标准。
萃取时废水中酚与
形成分子间氢键缔合物,所形成分子间氢键缔合物被萃入有机相后,用一定浓度的氢氧化钠溶液进行反萃取,有机相中酚与氢氧化钠溶液形成溶于水相而不溶于有机相的酚钠。
依据可逆络合反应萃取分离极性有机物稀溶液的基本原理。
通过工艺研究。
采用高效QH型络合萃取脱酚溶剂,以见用络合萃取法处理工业含酚废水工艺的报道,利用混合型络合萃取剂。
通过2-3级错流萃取(油水比为1:
1),可是废水中残留酚类浓度低于0.5mg/L,可以达到国家规定的排放标准。
此法效率极高,可回收98%—99%的酚。
二、蒸汽吹脱法
根据挥发性酚类可以和水蒸气一起蒸出,可以采用蒸汽吹脱法回收挥发性酚类,挥发酚多指沸点在230℃以下的酚类。
通常指一元酚,这种方法不适用于不挥发酚类的回收。
回收挥发性酚类时,要将废水PH值调节到4左右,以使废水中的酚盐转化为酚,并加药剂(如硫酸铜)沉淀硫化物。
不让硫化氢混入挥发酚,回收设备用水蒸气蒸馏装置。
这种方法回收的挥发性酚类要进一步分离水分后,才能资源化。
常以碱法浓缩结晶得到酚钠,作为化工产品使用。
理论上讲,此法可定量的分离出挥发性酚类,但工程实施时,只需达到排放标准就可以了。
由于蒸汽吹脱法耗能大,一般只适用于高浓度含酚废水的处理,如废水中挥发性酚类组成复杂,回收得到的酚钠就难以资源化。
1.2.2中等浓度含酚废水的处理方法
中等浓度含酚废水,从经济观点来看这种浓度的酚已经没有必要进行回收。
含酚5—500mg/L的废水均属于中等浓度含酚废水。
在次类含酚废水不杂其他毒性物质时(或以预先除去)的情况下,广泛采用生物法进行处理,生物法包括:
氧化塘、氧化沟、滴滤池、生物膜法与活性污泥法。
一、活性污泥法
该法是以活性污泥为主体的废水处理方法。
该法是废水生物处理中使用最广泛的一种方法.它于1914年在英国曼彻斯特建成实验场以来已有八十多年的历史了.随着生产和应用的不断改进,特别是近四十多年,在对其生物反应和净化机理进行广泛深入研究的基础上,该法得到了很大发展.现以成为有机性污水处理的主要方法.
活性污泥法净化废水包括两个过程:
有微生物的代反应和活性污泥的物理化学作用.
二、生物膜法
该法是一种利用生物膜进行人工生化处理的方法,经处理后污水可以排放或污水灌溉。
常使用有塔式生物滤地、生物转盘与氧化塘等。
以与活性污泥与生物膜之间的生物接触氧化法等。
用于治理生化法等工艺.
采用氯化加石灰的方法酚的祛除率可几乎近100%,氯化时只需加入高浓度的氯以便把酚除尽。
氯化时必须在PH≤7的情况下进行。
否则会产生有毒的氯酚。
用此法处理含酚5mg/L的再生焦场废水,可得可残留酚的排水,另外,臭氧和二氧化氯用作除酚氧化剂,效果也很好。
其他用于去除中等浓度含酚废水的方法也有被采用,其中活性炭吸附法,可于生物法相竞争。
它具有不受负荷波动影响而效果始终一致的优点。
1.2.3低浓度含酚废水的处理方法
低浓度含酚废水一般也采用生物化学法,在有条件时,也可将废水与生活污水合并处理,以取得培养生物的养料。
生化处理法有活性污泥法、生物膜法和生物塘之类。
在一般情况下,活性污泥法比生物膜法处理效率高(脱酚率达98%)。
生物处理通常能将酚类浓度降到0.5—1.0mg/L,其他方法也可将酚浓度脱至1.0mg/L以下。
对于这类含酚废水的处理,一般都以化学法或物化法来代替生物法。
活性炭吸附法作为第三类处理工艺,对痕量酚的脱除早被充分肯定,据报道,100Kg活性炭可能脱除0.5—25Kg的酚类。
此法在PH值较低下,对酚类的脱除最为有效。
因为酚类是有机弱酸。
1.3活性炭纤维简介
活性炭属类石墨物质,是微晶炭的变型,晶体表面上的炭原子与体相炭原子处于不同电子能级状态,活性炭与各种物质相互间有化学物理吸附作用。
作为重要的吸附剂在化工,环境保护等许多方面得到广泛应用。
诸如,工业上用于捕集有机溶剂、脱除气体、排除毒性物、溶液脱色、污水与循环水的净化当生产领域。
在环境保护技术领域活性炭吸附法占重要领域。
其中,活性炭在饮用水制备与天然水净化过程中的需求日益增长,随着工业发展与城市人口增加、淡水仅缺、水资源开发利用和节水工程迫在眉睫。
碳是一种拥有悠久历史的久远材料,而对炭纤维的使用,也同样可追溯到爱迪生发明电灯丝的时代。
但活性炭纤维作为一种新型碳材料,研制于本世纪60年代。
基于对高性能炭纤维研究,具有独特化学结构、物理结构、吸附性能优异的新型纤维状活性炭材料研制成功于20世界60年初成功研制。
相比于传统活性炭材料,活性炭纤维优异的结构性能远超于原来的碳纤维,主要表现在较高的含碳量、较大的比表面积和丰富的微孔,有表面官能团数量巨大。
这种物理构成上的特点就能够对各种有机和无机气体、水溶液中的有机物、贵重金属离子等有较大的吸附量和吸附速度、容易重新生成。
粘胶基,聚丙烯睛基,沥青基,酚醛基等四种是目前工业领域主要用作活性炭纤维前驱体的有机纤维。
每种原料纤维都有各自不同的炭化和活化特性,所以用相应材料制成的活性炭纤维表现出的的特点就有所不同。
不同原料生产的活性炭纤维的主要优缺点如表
直至今日,在国民经济和人民生活方面(特别在防治环境污染、保护人民生命和健康方面)中,活性炭纤维越发显示出他的重要作用,在溶剂的成功回收、净化废水废气、毒气毒液、放射形物质与微生物等的吸附方面得到了广泛和,生物酶固定,贵金属回收以与制造新型电容电池等方面同样可以看到活性炭纤维的突出作用。
表1不同原料生产ACF的主要优缺点
种类
主要优缺点
钻胶墓原料
低廉,但收率低.,强度低,生产工艺较复杂
PAN基
结构中含氮,对硫氮系化合物有催化作用,具有高吸附性能强度高,工艺简单、成熟
酚醛基
摊料价廉,收率较高,工艺简单不需要进行预处理
沥青基
原料价廉,收率高,杂质多不易制得连续长丝,深加工困难草强度低
1.3.1活性炭纤维的组成和性能
一、活性炭纤维结构特点
活性炭纤维主要由炭原子组成,类似于石墨微晶片层的乱层堆叠样式存在是炭原子主要的组织形式。
微晶片层有较小的平均微晶尺寸;
从三维空间的角度看,有序性较差。
除了炭原子外,活性炭纤维还含有少量氢和氧等元素。
发达的表面积、数量众多的微孔与分布狭窄的孔径是活性炭纤维的另一个显著特点。
活性炭纤维的表面积高达1000—3000
/g,微孔体积占总孔体积的90%左右。
大部分的微孔的孔径在10A左右,所以不存在大孔和过微小的过滤孔。
从实验中可以看到,若使活性炭纤维比表面积明显增大,可令它的活性温度上升、增加活化剂浓度、时间延长。
二、活性炭纤维优异的吸附特性
1.吸附容量大
活性炭纤维对有些蒸汽有较大的吸附量,像正丁基硫醇等此类具有恶臭气味的物质,其吸附量与颗粒状活性炭相比大几倍甚至几十倍不等;
对水溶液中含有的无机物、各种染料、有机物(如酚类物质)与重金属离子有较高的吸附量,吸附量均比颗粒状活性炭高;
对微生物与细菌也有优良的吸附能力;
对大肠杆菌的吸附率达94%—99%。
2.当吸附质浓度低时效果尤佳
活性炭纤维对低浓度的吸附质时吸附能力极其优良,即使对ppm级吸附质依然可以保持很高的吸附量,而当颗粒状活性炭等吸附剂材料在极低浓度时吸附能力会显著降低。
3.较快的吸附速率
针对于气体的吸附情况下,通常可以在数十秒或数分钟实现吸附平衡;
对于液体的吸附,也仅在几分至几十分钟就可以达平衡。
如活性炭纤维对溴的吸附只需几十秒就可以达平衡。
相比之下,颗粒状活性炭则需104—105秒,两者相差到2至3个数量级。
1.4活性炭纤维在生活中的应用
对活性炭纤维的应用涉与方方面面,在有机溶剂的回收装置、污水的净化处理,有害有毒气体的净化以与处理中,电子电器材料的制作使用中都可以得到有效利用。
1.4.1水处理方面的应用
在工业用废水处理过中,活性炭纤维发挥了主要作用,去除气体与恶臭物质,在各种水溶液中的无机物和有机物,以与贵重金属离子,微生物与细菌,诸如此类的低浓度吸附的回收应用。
同时利用吸附容量大、吸附速率快、服附速率快、灰分含量小、处理量较大、而且使用时间长的优点对净水进行处理。
一、有机废水的处理
活性炭纤维也可以用于各种有机废水的净化处理,可对含有氯的废水、制药厂产生的废水、含有苯酚的废水、各种有机染料废水、四苯废水、己酰胺废水、二甲基乙酰胶和异丁醇废水进行处理,其吸附能力远高于粉末活性炭的吸附能力。
在高平衡浓度时,活性炭纤维的吸附能随着温度的升高而提高,每克活性炭纤维的吸附量与粉末活性炭比率为3:
1。
二、对无机废水的处理
活性炭纤维在与金属离子反应时,表现出较好的吸附性能,可对含在水中的银、铂、汞、铁等多种离子较好吸附,并能将其还原。
在大部分情况下,活性炭纤维对这些金属离子的吸附可以在氧化还原反应条件下大大提高。
三、净化饮用水方面
随着城市人口的迅速增多,饮用水的供应出现明显不足,所以对废水的处理变得尤为重要。
活性炭曾在国用于净化三卤甲烷废水,尽管如此,它的有效去除率仅为40%。
在对地下水的检测结果中可以看出,已经含有很多种氯化物,这些溶解在水中的氯化物对人体有较强的致癌危害。
活性炭纤维可以处理此种自来水中的含氯物质,当水中的三氯乙烯的浓度为10-3Kg/m3时,用活性炭纤维进行去除处理,活性炭纤维的吸附量与粒状活性炭的比率为4:
1,而实际处理中过程中的空速可达到100
,要比活性炭纤维大一个数量级。
目前活性炭纤维在生活中得到了广泛应用,例如净水器,特别是载银活性炭纤维具备吸附和灭菌的双重能效。
在对大肠杆菌进行吸附过程中,其吸附量会随含银量增加、比表面增大而增大。
此种方法同样可以对于水中的其它微生物的吸附,效果同样非常明显。
四、溶剂回收方面
利用活性炭纤维的吸附量大的特点,它也同样可以用于活性有机溶剂的回收再利用,主要表现的特点是脱附速率快,脱附温度不高。
在回收吸附过程中,活性炭纤维能在低浓度的废气中回收有机溶剂,同时把依然有反应活性的有机溶剂进行吸附,相对而言,粒状活性炭在对有机溶剂进行吸附时不能完成有效地回收。
在此项吸附中,利用金属杂质较粒状活性炭纤维而言要少很多,才能达到有效回收有机溶剂的目的,同时也尽量避免吸附过程中伴随发生的催化聚合作用,而热分解反应和催化聚合等化学反应在脱附过程中不会发生,在全部过程中,活性炭纤维的脱附速度快,反应效果好而彻底、耗时短、耗能小。
所以根据此种特性,在溶剂的吸收装置以与军用化学防护服等领域,为了对成本有达到有效,活性炭纤维也可用于二级吸附材料。
1.4.2电子器材和产品方面的应用
在电子工业中,活性炭纤维也得到了广泛应用,尤其突显在高新技术上领域,它可生产各种高效节能的小型电容器,电池产品的部件,这些都是利用活性炭纤维比表面较大,孔径狭窄以与适中和导电性能才能完成的。
在类似集成电路和超大规模的集成电路这种双层电容器中,活性炭纤维制造成的电容器其容量是普通的铝电解电容器的一百万倍,所以更适合用于小型存贮用的永久性电源,高效地避免了停电等事故中计算机的意外损害,减少不必要的经济损失。
此外,活性炭纤维在大电流放电地多层电子表容器中也作用明显、在电子和能源方面可用于制造高性能的电容、电池的电极等。
1.4.3活性炭纤维发展前景
日本是开发活性炭纤维最早的国家,对于有机物炭化技术的实际应用早在20世纪70年代就已经深入开展,由于它从多方面符合人类对于自然环境的要求,所以各国研究人员对此类物质进行了密切关注。
发展至今,此类项目已成为世界各国开发的焦点项目之一,而且已经进人工业化的生产时期,产能总量高达千吨。
国的情况,早从上世纪八十年代开始投人力物力进行大量研究,发展至90年代末期初见成效,国的产能已达到百吨,真正进人工业化生产阶段。
虽然如此,我国对活性炭纤维的探索应用还远未见蓝图,生产和开发还都处在初始阶段,可以进一步开发在水处理、空气净化、化学物质的吸附应用方面领域的潜力,在社会环境不断进步的当下,各项保护性法规逐步完善和确立,这也标志着绿色化学时代的真正到来,而活性炭纤维也必将在新的社会环境下发挥更加突出的作用、呈现光明的发展前景。
1.5扩散机理与扩散方程
一般情况下,我们将吸附质在吸附剂的扩散分为表面扩散和孔扩散。
表面扩散是二维扩散,是细孔壁表面上吸附质的浓度梯度作为推动力的,扩散速度方程为:
(2.1)
孔扩散是吸附质通过细孔溶质进行扩散而移动的现象,其推动力是孔溶液浓度梯度。
根据费克定理对应的扩散速度方程为:
(2.2)
1.5.1吸附平衡原理
一、吸附机理
因为处于固体表面的分子或原子受力不均衡的原因
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 废水处理 毕业论文
![提示](https://static.bingdoc.com/images/bang_tan.gif)