活性炭固定床對苯酚廢水的動態(tài)吸附分析

摘要：活性炭在苯酚廢水中起到吸附的作用，采用活性炭固定床動態(tài)吸收苯酚廢水中的污染物質(zhì)，凈化廢水后再排放?；钚蕴抗潭ù簿哂懈咝У奈阶饔?，其根據(jù)廢水中苯酚的含量、流量調(diào)節(jié)動態(tài)吸附的速率，提高苯酚廢水動態(tài)吸收的效率，體現(xiàn)活性炭固定床的有效作用。本文主要探討活性炭固定床在苯酚廢水中動態(tài)吸收的效果。

關(guān)鍵詞：活性炭；固定床；苯酚廢水；動態(tài)吸附

中圖分類號：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）03-0129-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.03.074

Abstract： Activated carbon plays an adsorption role in phenol wastewater. The fixed bed of activated carbon is used to dynamically absorb the pollutants in the phenol wastewater and purify the wastewater before it is discharged. The activated carbon fixed bed has an efficient adsorption effect. According to the content of phenol in the wastewater， the flow rate can adjust the dynamic adsorption rate and improve the dynamic absorption efficiency of the phenol wastewater， which shows the effective function of the activated carbon fixed bed. This article mainly discusses the effect of activated carbon fixed bed dynamic absorption in phenol wastewater.

Key words： Activated carbon； Fixed bed； Phenol wastewater； Dynamic adsorption

苯酚是廢水中的主要污染物，尤其是塑料生產(chǎn)、農(nóng)藥使用等方面，苯酚廢水的排放源比較多，屬于重點(diǎn)監(jiān)測與治理的污染物。苯酚對生物體的破壞性非常大，苯酚廢水排放時(shí)應(yīng)該采用活性炭固定床進(jìn)行動態(tài)吸附，去除廢水中的苯酚物質(zhì)后安全排放廢水，降低廢水對環(huán)境的污染，保護(hù)好自然環(huán)境。

1 活性炭固定床對苯酚廢水的吸附與凈化分析

苯酚廢水的危害性較大，常見于化工廠、制藥廠、塑料廠等產(chǎn)業(yè)中，苯酚是酚類物質(zhì)中的主要污染物，不能忽視其對自然環(huán)境的影響。苯酚容易引起生物體衰竭，嚴(yán)重時(shí)還會出現(xiàn)死亡的問題[1]?；钚蕴抗潭ù苍诒椒訌U水上有著吸附和凈化的作用，解決了苯酚廢水的危害問題，活性炭吸附是苯酚廢水凈化中的重要方法，利用活性炭固定床提高苯酚廢水的凈化水平，現(xiàn)階段活性炭固定床是苯酚廢水動態(tài)吸附的有效方法，而且達(dá)到了成熟的工藝標(biāo)準(zhǔn)。活性炭固定床通過動態(tài)吸附的方法凈化了苯酚廢水中的多種污染物，確保苯酚廢水可以達(dá)到排放的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)有利于提高苯酚廢水的回收和利用。

2 活性炭固定床在苯酚廢水中的動態(tài)吸附試驗(yàn)

（1）試驗(yàn)準(zhǔn)備。試驗(yàn)中準(zhǔn)備好活性炭，要求活性炭的比表面積是998.4㎡/g，亞甲基藍(lán)是279mg/g，碘值是788mg/g。苯酚，該試驗(yàn)中專門使用超純水與苯酚融合，配置出苯酚溶液?；钚蕴抗潭ù矂討B(tài)吸附的試驗(yàn)中需要準(zhǔn)備好恒流泵，可以選擇型號是HL-2B的恒流泵，動態(tài)吸附時(shí)使用的是玻璃材質(zhì)的吸附柱，玻璃柱。（2）試驗(yàn)過程。試驗(yàn)的基本結(jié)構(gòu)為：正常的室溫環(huán)境中，先把棉網(wǎng)墊在玻璃吸附柱的下部，盡量選擇大孔徑的棉網(wǎng)；接下來把苯酚吸附柱固定到鐵架子臺中，吸附柱內(nèi)放入適量的活性炭，同時(shí)吸附柱的底部和恒流泵連接起來，使用橡膠管連接兩者即可。苯酚水會在虹吸條件下按照自下而上的順序流動，試驗(yàn)中為了模擬活性炭固定床的動態(tài)吸附條件，需要調(diào)節(jié)苯酚溶液的速率。根據(jù)活性炭固定床對苯酚廢水的動態(tài)吸附條件，設(shè)計(jì)好研究試驗(yàn)的內(nèi)容。按照苯酚廢水的實(shí)際情況調(diào)配苯酚溶液，用來代替苯酚廢水，試驗(yàn)中檢測水中苯酚物質(zhì)的含量，在此基礎(chǔ)上繪制動態(tài)吸附的相關(guān)曲線，以原水為參考，標(biāo)記苯酚含量是10%、90%的吸附時(shí)間。試驗(yàn)中測量出初始的進(jìn)水流量、苯酚含量、活性炭固定床的模擬高度，研究3項(xiàng)參數(shù)對動態(tài)吸附的影響[2]。初始進(jìn)水流量是4.82mL/min，此時(shí)固定床高度的數(shù)值是12cm，試驗(yàn)研究中苯酚溶液配置了3種質(zhì)量濃度，分別是：100mg/L、150mg/L、200mg/L，用于研究進(jìn)水流量在不同苯酚溶液質(zhì)量濃度下的固定床高度。試驗(yàn)中設(shè)置苯酚溶液質(zhì)量濃度是150mg/L，固定床高度設(shè)置成12cm，保持兩種參數(shù)不變，改變苯酚融合到活性炭固定床的進(jìn)水體積流量，改為3.31、4.82、6.47mL/min，當(dāng)測定固定床的高度數(shù)據(jù)時(shí)，記錄下苯酚溶液的質(zhì)量濃度與進(jìn)水時(shí)的體積流量。試驗(yàn)中采用規(guī)定的測定方法分析活性炭固定床對苯酚廢水動態(tài)吸附的影響。針對試驗(yàn)研究過程構(gòu)建研究動態(tài)吸附的數(shù)學(xué)模型，模型要和試驗(yàn)匹配，數(shù)學(xué)模型中模擬試驗(yàn)的過程，致力于獲取活性炭固定床對苯酚廢水動態(tài)吸附的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。本文以穿透模型為例，分析動態(tài)吸附的試驗(yàn)過程[3]。穿透模型中提供了假設(shè)的條件，其可參考試驗(yàn)研究的實(shí)際內(nèi)容實(shí)行假設(shè)，模型中得出活性炭固定床對苯酚廢水動態(tài)吸附作用下，吸附速率和活性炭穿透時(shí)的關(guān)系，實(shí)際吸附速率下降概率，與穿透概率及吸附概率成正比例的變化關(guān)系，穿透模型促使數(shù)學(xué)計(jì)算簡單化，利用如下公式獲取動態(tài)吸附的參數(shù)：

ln[ρ/ρ（ρ0-ρ）]=kYN（t-t0.5）

上述公式中，ρ0、ρ表示初始進(jìn)水的質(zhì)量濃度、出水苯酚的質(zhì)量濃度；kYN是吸附速率常數(shù)，t、t0.5表示吸附時(shí)間、出水質(zhì)量濃度達(dá)到進(jìn)水苯酚的50%時(shí)消耗的時(shí)間[4]。該穿透模型中的數(shù)學(xué)計(jì)算專門分析吸附傳質(zhì)速率，模型中表明了吸附常數(shù)越大，穿透模型的曲線斜率就會越大。試驗(yàn)中還研究了無效厚度理論，無效厚度是指活性炭固定床動態(tài)吸附苯酚廢水的過程中，動態(tài)吸附處于透過點(diǎn)位置，此時(shí)固定床吸附苯酚的床層厚度不達(dá)標(biāo)，固定床動態(tài)吸附達(dá)到完全吸附的能力狀態(tài)，實(shí)際并沒有完全吸附匹配的苯酚質(zhì)量濃度。無效厚度理論（LUB）的表達(dá)公式如下：

LUB=L-Ltb/t*

公式中，L是固定床床層的長度，tb表示穿透時(shí)間，t*是0.5時(shí)位置的操作時(shí)間。

3 活性炭固定床在苯酚廢水中的動態(tài)吸附結(jié)果

根據(jù)活性炭固定床在苯酚廢水中的動態(tài)吸附研究，從進(jìn)水苯酚含量、固定床高度、進(jìn)水流量3個(gè)方面，分析動態(tài)吸附的影響結(jié)果，如下：

3.1 進(jìn)水苯酚

以下圖1為參考，分析進(jìn)水苯酚中活性炭固定床動態(tài)吸附的結(jié)果，初始階段，進(jìn)水泵分的含量增加時(shí)，穿透時(shí)間的曲線有明顯的左移現(xiàn)象，也就是說苯酚含量會對活性炭固定床的飽和速率產(chǎn)生一定程度的影響，苯酚溶液的含量變大，固定床動態(tài)吸附的驅(qū)動力也會變大，活性炭吸附了大量的苯酚物質(zhì)，固定床內(nèi)活性炭與苯酚物質(zhì)的質(zhì)量增加，帶動向前傳動的速度。

3.2 固定床高度

固定床的高度增加后，廢水中的苯酚與活性炭的接觸時(shí)間會變長，增加了活性炭動態(tài)吸附苯酚的量，穿透點(diǎn)會向右側(cè)移動，活性炭固定床上的填料高度增加后，苯酚在固定床上的停留時(shí)間會增加，促進(jìn)活性炭動態(tài)吸附苯酚，有效提高了固定床的吸附能力，保障動態(tài)吸附的效果。

3.3 進(jìn)水流量

苯酚廢水溶液的進(jìn)水流量加快后，穿透點(diǎn)偏左，說明進(jìn)水流量越大，廢水中的苯酚物質(zhì)與活性炭固定床的接觸時(shí)間減小，固定床會在短時(shí)間內(nèi)趨向于飽和，提前了穿透的時(shí)間點(diǎn)。高流速下的活性炭固定床動態(tài)吸附的效果不如低流速的條件。綜上所述，活性炭固定床動態(tài)吸附廢水中苯酚物質(zhì)時(shí)，受到進(jìn)水流量、固定床高度、進(jìn)水流量因素的影響，調(diào)節(jié)好各項(xiàng)參數(shù)才能保障活性炭固定床動態(tài)吸附的效果，凈化苯酚廢水。

4 結(jié)束語

活性炭固定床在苯酚廢水中的動態(tài)吸附，凈化了廢水資源，解決了苯酚廢水的環(huán)境污染問題?；钚蕴抗潭ù驳膭討B(tài)吸附方式?jīng)Q定了苯酚廢水的凈化效果，采用試驗(yàn)研究的方法，規(guī)劃好活性炭固定床的具體應(yīng)用，滿足苯酚廢水的凈化需求，最主要的是優(yōu)化活性炭固定床在苯酚廢水中的動態(tài)吸附作用。

參考文獻(xiàn)

[1]李夢紅，劉愛菊，安久濤，牛曉音，孟慶梅.活性炭固定床對苯酚廢水的動態(tài)吸附研究[J/OL].水處理技術(shù)，2017，（11）：80-84.

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[3]邵琰.含酚廢水在結(jié)構(gòu)化固定床上的吸附動力學(xué)[D].廣州：華南理工大學(xué)，2013.

[4]王韜，李鑫鋼，杜啟云.含酚廢水治理技術(shù)研究進(jìn)展[J].化工進(jìn)展，2008，27（2）：231-235.

收稿日期：2018-01-05

作者簡介：李文?。?986-），男，本科，中級工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)保工程。