二氧化氯-PAC對煤焦油的去除效果研究

李紅巖,左金龍

(1.廣州市設計院,廣州510620;2.哈爾濱商業(yè)大學環(huán)境工程系,哈爾濱150076)

二氧化氯是自然界中幾乎完全以單體游離原子團型體存在的少數(shù)化合物之一,氯(Cl)原子的標準氧化態(tài)是+4價.二氧化氯氣體易溶于水,在陰涼、避光和密封的條件下是非常穩(wěn)定的.二氧化氯的氧化還原電位為1.511V,在典型的單電子轉移過程而生成ClO2-,此時單電子過程的氧化還原電位為0.95V[1-2].

二氧化氯具有很強的反應活性和氧化能力,在水處理的條件下可與很多的有機化合物反應.煤焦油是由煤經(jīng)過干餾而得到的油狀產(chǎn)物,褐色至黑色.其中釋放出來的多環(huán)有機物有強致癌性[3-5],具有難聞的瀝青氣味.本文以深圳市藍頓防水涂料廠為依托,定量研究二氧化氯-粉末狀活性炭對煤焦油的去除效果.

1 實驗儀器和試劑

1.1 主要儀器

1)二氧化氯發(fā)生器 自制;2)UV-1601可見-紫外分光光度計 日本.

1.2 主要試劑

二氯甲烷,煤焦油(藍頓防水涂料廠),磷酸鹽緩沖溶液(pH值為7),碘化鉀,硫代硫酸鈉,濃鹽酸,淀粉,重鉻酸鉀.

2 煤焦油的分離

從藍頓防水涂料廠的廢氣處理實際運行看,排除的煤焦油氣味從感觀上基本沒有,說明二氧化氯對煤焦油的去除效果較好[6-7].在生產(chǎn)的過程中,廢氣的排放是在200℃,負壓的條件下釋放出來的,在這樣的條件下,廢氣含有的只是煤焦油的某些組分,對于沸點很高、難降解的成分并沒有隨蒸汽一起出來,而是留在成品中.

根據(jù)實驗室條件,用如圖1所示裝置對煤焦油進行成分分離.溫度從120℃逐漸升高到340℃,加熱30min.冷卻后稱量原煤焦油加熱前后質量變化,配置后,經(jīng)計算得到煤焦油餾分的質量濃度為937mg/L.

圖1 煤焦油的簡易分離

煤焦油分離組分標準曲線繪制,見圖2、表1.

分別取標準溶液0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2m L 0.937mg煤焦油/mL溶于1 000 mL水中,其水溶液質量濃度分別為0、0.187、0.375、0.562、0.750、0.937、1.125mg/L,測定其吸光度值.

圖2 分離后煤焦油標準曲線

表1 標準溶液的吸光度

3 二氧化氯-PAC對分離后煤焦油去除率的影響

由于二氧化氯對分離后的煤焦油的總去除率只有64%,這樣在水溶液中就有相當一部分的污染物,這樣的水如果排除就會造成二次污染.活性炭對低質量濃度的有機化合物的去除效率較高[3],本文使用粉末狀活性炭(PAC)對二氧化氯處理后的水樣進行試驗.

3.1 PAC的投量對煤焦油去除效果的影響

煤焦油水樣的起始質量濃度為0.937 mg/L,在28℃,pH值為7的條件下,與二氧化氯溶液(4.408mg/L)接觸45m in后,分別向其水溶液中加入2、4、6、8、0、12mg/L的PAC,攪拌1 h以后,按上述程序測定剩余的煤焦油,見表2、圖3.

表2 PAC投量對分離后的煤焦油的去除效果

圖3 PAC投量對分離后煤焦油去除效果的影響

由圖3知,PAC對煤焦油的去除效果與投量呈線性相關,隨著PAC投量的增加,樣中煤焦油的含量降低.在PAC的質量濃度為2 mg/L時,對分離后煤焦油的總去除率為68.1%.當PAC的投量增加到8mg/L時,去除率達到最大值85%,以后曲線平緩,去除率不在增加,說明吸附達到平衡.

3.2 吸附時間對煤焦油去除效果的影響

煤焦油水樣的起始質量濃度為0.937 mg/L,在28℃,pH值為7的條件下,與二氧化氯溶液(4.408mg/L)接觸45m in后,投加PAC 8mg/L,吸附時間分別為5、15、30、60、90、20 min,測水樣中剩余的煤焦油質量濃度,其結果見表3、4.

表3 吸附時間對分離后的煤焦油的去除效果影響

從圖4中可以看出,在0～60 min內(nèi)隨著吸附時間的延長水中的煤焦油質量濃度降低.吸附時間＞60min后煤焦油質量濃度下降緩慢,此時對煤焦油的去除率保持在85%以上.PAC對煤焦油的最大去除率出現(xiàn)在前60min,而后再延長吸附時間對煤焦油去除率的提高幅度不大.

圖4 PAC投量對分離后煤焦油去除效果的影響

4 結 語

采用二氧化氯-PAC聯(lián)合工藝處理煤焦油餾分,效率達到了85%,說明PAC對煤焦油成分中的有機化合物有較好的吸附性.二氧化氯將煤焦油中易被氧化的大分子轉變?yōu)樾》肿?提高活性炭的吸附量,因此二氧化氯-PAC聯(lián)合工藝是處理水中煤焦油的一種可借鑒和采用的工藝.

[1]黃君禮.新型水處理劑—二氧化氯技術及其應用[M].北京:化學工業(yè)出版社,2002.

[2]于德爽,彭永臻,李 梅.二氧化氯氧化法去除染料廢水中苯胺類物質的生產(chǎn)性實驗研究[J].哈爾濱商業(yè)大學學報:自然科學版,2001,17(3):19-21.

[3]趙振業(yè),黃君禮,張文兵.二氧化氯在煤氣廢水處理中的應用[J].中國給水排水,2001,17(7):6-9.

[4]黃君禮.連續(xù)碘量法測定水中環(huán)境科學進展[J],1999,2(增):17-23.

[5]黃君禮,鮑治宇.紫外吸收光譜及其應用[M].北京:中國科學技術出版社,1992.

[6]金寧治,于長勝.基于CPLD的三相SPWM發(fā)生器的設計[J].哈爾濱商業(yè)大學學報:自然科學版,2006,22(1):62-65.

[7]左金龍.二氧化氯處理煤焦油廢水的研究[J].哈爾濱商業(yè)大學學報:自然科學版,2005,21(1):43-48.