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活性炭吸附电镀废水中CODCr的实验研究

文章出处:林夕发表时间:2018-5-14 10:52:32
       用单因素法对活性炭吸附电镀废水codcr的工艺条件进行研究。实验结果表明,温度为25℃、pH=8、活性炭投加量为0.8g/L、吸附时间为2h时,粉末活性炭对CODCr的去除率在20%左右。Freundlich吸附等温线表明粉末活性炭对电镀废水中的CODCr吸附性能较差。


电镀废水来源于电镀生产过程中的镀件清洗、镀液过滤工序以及因操作或管理不善导致的“跑、冒、滴、漏”等。电镀废水主要含有铬、铜、镍、锌、锡等金属离子,其次是酸、碱类污染物,有些还含有氰化物、表面活性剂等。2008年实施的GB21900—2008《电镀污染物排放标准》首次将CODCr纳入考量指标,其规定CODCr排放限值为80mg/L。

活性炭吸附电镀废水中CODCr的实验研究

目前电镀废水的物化处理方法主要是集中处理废水中的各种重金属,对去除CODCr考虑甚少,而且各种物化方法不同程度地存在工艺复杂、能耗大、成本高、占地面积大、运转费用高、有二次污染等问题,需对现有处理方法进行调整。粉末活性炭活性污泥法(PACT法)是美国杜邦公司开发的一种强化生物处理方法,此法可充分发挥活性炭的优良吸附能力及微生物氧化的协同增效作用,其抗毒能力和分解作用均较强。

据文献报道,与SBR法相比,PACT法在处理印染废水、有机废水、化工废水和含重金属的工业废水时具有明显的优势,且处理效果良好,可用于处理电镀废水。笔者采用粉末活性炭对电镀废水中的CODCr进行静态吸附研究,以期为PACT法处理电镀废水奠定一定的理论基础。

1实验部分

1.1材料与仪器

水样:晋江东石镇华懋电镀集控区二次废水,其水质指标:颜色呈黄绿色,CODCr约为260~420mg/L,pH为6.5~8.0,Cu2+约为18.11~24.67mg/L,总铬为0.08~0.16mg/L,Zn2+约8.57~14.11mg/L,Ni2+约8.43~13.78mg/L。

吸附剂:商用粉末活性炭(PAC)、颗粒活性炭(GAC),广东汕头西陇化工秒速赛车投注提供,使用前在105℃下预干燥2h。

仪器:DELTA-320型精密pH计,梅特勒-托利多公司;TAS-986原子吸收分光光度计,北京普析通用仪器秒速赛车投注;ZHWY-211B型恒温培养振荡器,厦门德科科技秒速赛车投注;DHG-9070A型电热恒温鼓风干燥箱,上海精宏实验设备秒速赛车投注。

1.2实验方法

称取一定质量的PAC置于500mL锥形瓶中,加入250mL电镀废水,在一定温度和pH条件下,以150r/min的速度振荡吸附一定时间,静置、过滤,测定滤液的CODCr。

1.3分析方法

CODCr、Zn、Cu、Ni、Cr、pH均采用标准分析方法进行测定。

2结果与讨论

2.1PAC与GAC的吸附效果比较

在反应温度为25℃、振荡速度为150r/min、反应时间为2h的实验条件下,考察了PAC和GAC对电镀废水中CODCr的去除效果。根据文献,选择PAC投加量为15~220mg/L,结果如表1所示。由表1可以看出,PAC对电镀废水的CODCr去除效果高于GAC,这与PAC具有更大的比表面积相一致。

活性炭吸附电镀废水中CODCr的实验研究

2.2PAC投加量对CODCr去除效果的影响

在25℃下投加一定量的PAC,振荡吸附12h,过滤,测定滤液的CODCr,结果如图1所示。

活性炭吸附电镀废水中CODCr的实验研究

图1PAC投加量对CODCr去除效果的影响

由图1可知,PAC投加量对CODCr的去除效果影响较大,随PAC投加量的增加CODCr去除率逐渐提高,当PAC超过0。8g/L时,CODCr去除率逐渐趋于平稳。由此确定PAC最佳投加量为0。8g/L。

2.3吸附时间对CODCr去除效果的影响

在25℃下加入0。8g/LPAC,每隔1h取样,过滤后测定其CODCr,考察吸附时间对CODCr去除率的影响,见图2。

活性炭吸附电镀废水中CODCr的实验研究

图2吸附时间对CODCr去除效果的影响

由图2可知,CODCr随PAC吸附时间的延长呈下降趋势,2h时吸附趋于平衡,随后CODCr去除率稳定在21%~25%。确定PAC最佳吸附时间为2h。

2.4pH对PAC吸附效果的影响

在吸附温度为25℃、PAC投加量为0。8g/L的条件下,用1mol/L的H2SO4和NaOH调节废水的pH至6。5~8。5(考虑到后续的生化处理,实验考察了活性污泥微生物最适宜生长的pH范围),吸附2h后过滤,测定滤液CODCr,结果如图3所示。

活性炭吸附电镀废水中CODCr的实验研究

图3pH对PAC吸附效果的影响

由图3可知,在实验考察的整个pH范围内,CODCr去除率呈先上升后下降的趋势,pH=8时去除效果最佳。这可能是由于在此pH范围内,PAC表面发生了碱性离解,使得PAC带正电,水中有机物的主要官能团如羧基、酚羟基等因失去质子而带负电,增强了吸附剂与吸附质之间的黏附作用,从而提高了PAC对CODCr的去除效果。实验确定吸附过程中最适宜的pH为8。

2.5温度对PAC吸附效果的影响

调节废水pH至8,在PAC投加量为0.8g/L、吸附时间为2h的条件下,考察温度对PAC吸附效果的影响,结果如图4所示。

活性炭吸附电镀废水中CODCr的实验研究

图4温度对PAC吸附效果的影响

由图4可知,随着温度的升高,PAC对CODCr的去除效果反而降低,温度为10℃时的去除效果最好。这是因为吸附过程一般为放热反应,温度升高不利于吸附反应的进行。出于能耗与经济性方面的考虑,最终确定吸附温度为25℃。

2.6吸附等温线模型

向10个锥形瓶中分别加入250mL电镀废水,投加0~800mgPAC,在前述最优吸附条件下进行试验,测定吸附后水样的CODCr,确定相应的吸附等温线。据文献,采用CODCr或TOC表征溶于废水中的有机物浓度,其吸附等温线可用单组分吸附等温式表示,但吸附等温线可能呈曲线或折线。

整理数据进行Freundlich吸附等温线拟合(见图5),得到实验温度下PAC对CODCr的吸附等温式:

活性炭吸附电镀废水中CODCr的实验研究

图5Freundlich吸附等温线拟合(25℃)

式中:Qe———平衡吸附量,mg/mg;

Ce——CODCr的吸附平衡质量浓度,mg/L;

K及1/n——无量纲吸附常数。

一般吸附常数1/n>2时,就可认为吸附剂对CODCr的吸附性能较差。本实验中PAC对CODCr的吸附常数1/n为8.93>2,故PAC对电镀废水中的CODCr吸附性能较差。

3结论

(1)去除电镀废水中的CODCr时,粉末活性炭的效果优于颗粒活性炭,其CODCr去除率为14.3%。

(2)PAC的最佳吸附条件:温度为25℃,pH=8,PAC投加量为0.8g/L,吸附时间为2h,在此条件下,CODCr的去除率在20%左右。

(3)Freundlich等温拟合表明:PAC对电镀废水中的CODCr吸附效果较差。
 
  引述资料来源:中国知网。登载此文出于传播更多信息之目的,并不意味证实其描述,或赞同其观点,文章内容仅供参考。

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