工業廢水活性炭深度處理的研究

成亞麗

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電鍍行業的快速發展，伴隨的是大量的電鍍廢水排出，其對環境污染造成了不可逆的嚴重危害，同時也會對人類的健康造成嚴重的威脅。電鍍廢水中往往會含有大量的多種重金屬離子（鉻、銅、鎳等），這些金屬離子最終會隨著飲用水源或水產類食物迚入到人體內，影響人體健康，因此必須嚴格控制外排電鍍廢水中重金屬含量，尤其應重點控制毒性較大的鉻的排放。

1 工業廢水深度處理方法

目前工業廢水深度處理方法主要有物理法、生物法、高級氧化法，其中物理法主要有混凝沉淀法、膜處理法、氣浮法和吸附法等；生物法包括氧化塘、曝氣生物濾池法（BAF）、生物活性炭法（BAC）等；高級氧化法包括臭氧氧化法、Fenton氧化法、光催化氧化、電化學氧化和超臨界水氧化等。其中活性炭吸附法因其具有適應性強、去除污染物質廣泛等特點，是一種具有廣闊應用前景的廢水深度處理技術。

2 工業廢水的治理方法

2.1 工業廢水的化學處理方法

結合化學反應的差異性，可以將工業廢水的化學處理方法分成以下幾個類型：（1）沉淀法，這種方法首先需要對廢水中的特殊組分進行全面分析和考慮，并找出一種能與這些組分結合產生沉淀物的物質，沉淀劑是一種化學物質，它能夠結合被沉淀物質的實際需要，能并且只能和該種物質進行反應的一種化學物質。另外，必須要保證沉淀物的穩定性。通過化學手段產生沉淀物之后，這些物質會經過污泥處理設備進行處理，最終形成固體污泥。沉淀之后的上清液廢水可以在其他處理手段的支持下再次投入到生產中。當前，企業經常使用的沉淀方法主要是利用鋇化物和氫氧化物等沉淀對廢水中的重金屬離子進行處理，這種廢水處理方法現在相對比較成熟，在科學技術不斷發展的背景下，沉淀物制劑越來越多，沉淀方法也被各個企業廣泛應用。（2）催化氧化法，這種方法的主要原理就是通過將催化劑和氧化劑加入到廢水中，來達到分解廢水中污染物的目的。當前，將氧化劑加入到廢水中進行氧化還原反應是催化氧化法最常用的形式，這種方法能夠對廢水中的復雜基因團進行破壞，從而實現氧化分解的目的?，F在比較常用的方法有鐵碳微電解工藝和芬頓反應，在當前的廢水處理方法中，催化氧化法具有速度快、效果好、易操作的優勢，已經被廣泛應用。

2.2 物理治理方法

工業廢水處理中物理處理方法是為常見的一種方法，也是廢水處理的一種基礎方法。所謂物力處理方法指的就是在處理過程中不會改變廢水本身的化學性質，選擇使用合適的物理處理方法將污染物和廢水相分離，從而達到廢水治理的目標。一般來講，工業廢水的物理治理方法有：離心分離法、活性炭吸附、溶劑萃取、攪拌沉淀、靜置過濾以及膜分離等。

3 實驗部分

3.1 材料與方法

（1）試劑：活性炭、氫氧化鈉、硫酸、雙氧水、重鉻酸鉀，化學純，購于天津百思化學品有限公司。（2）活性炭處理：將活性炭水洗除去浮灰和雜質，在106℃下干燥36h，然后收集備用。將未處理的活性炭記為AC。分別取10g活性炭AC，另取適量6mol/L的硫酸溶液和雙氧水溶液為改性劑，分別加入到活性炭中，80℃水浴恒溫攪拌10h，取出后再106℃下干燥36h，兩種處理后的活性炭依次記為AC-1、AC-2。（3）廢水配制：采用重鉻酸鉀和去離子水配制不同濃度的含鉻廢水。

3.2 試驗方法

分別將4g活性炭AC、AC-1、AC-2加入3個盛有20mL的含Cr（VI）模擬廢水的錐形瓶中，然后振蕩攪拌30min，取其上清液，利用分光光度法測定處理后的廢水中Cr（VI）的含量。利用硫酸和氫氧化鈉調節廢水pH值范圍（2-12），然后得到pH值對Cr（VI）吸附效果的影響；在pH=3的條件下，測定活性炭的吸附平衡時間和不同加量活性炭對Cr（VI）吸附效果的影響。

3.3 測定方法

（1）廢水中Cr（VI）含量采用AA-7000型原子吸收分光光度（島津企業管理有限公司）計迚行測定。（2）廢水pH值采用PHSJ-4F型測定儀迚行測定（上海雷磁）。（3）活性炭表征?；钚蕴亢豕倌軋F采用Boehm法，甲基橙做指示劑，碳酸氫鈉滴定羧基，碳酸鈉滴定羧基和羰基，氫氧化鈉滴定羥基?；钚蕴康谋缺砻娣e采用AUTOSORB-1全自動比表面吸附儀（美國康塔公司）迚行測定，測定77K下樣品的N2吸附等溫線，分析時間613．3min，由BET方程計算比表面積。

4 結果與討論

經過改性后的活性炭的比表面積有所下降，這可能是由于酸化和氧化過程中活性炭的微孔結構遭到一定的破壞，微孔減少，大孔增多，比表面積下降，但下降比例較小，改性后的活性炭還是基本保持比較高的比表面積。從表中還可以看出經過改性后的活性炭的含氧官能團數量和總數都顯著增加，并且相比AC-1，AC-2的含氧官能團的總數較多且羧基和羰基數量較多，但羥基數量較少。這可能是由于氧化過程能將更多的羥基氧化為羧基和羰基。

在25℃下，對3種活性炭的平衡吸附時間迚行了測定，不同吸附時間下活性炭吸附Cr（VI）的去除率，在40min以后3種活性炭對Cr（VI）的去除率基本平穩，這是由于活性炭吸附主要以物理吸附為主，吸附過程是金屬離子首先從液相擴散到吸附劑表面，然后再迚入到吸附劑大孔中，再由大孔擴散到微孔中，且微孔結構屬于多層立體結構，金屬離子被吸附到微孔中是需要一定的時間，所以隨時間的增加吸附量也逐漸增加其趨于平穩。