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果殼、椰殼活性炭吸附法處理木糖廢水的研究
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果殼、椰殼活性炭吸附法處理木糖廢水的研究

發布時間:20-12-09    瀏覽次數:
摘要:采用果殼、椰殼活性炭吸附的方法來處理木糖廢水,實驗結果表明,當果殼、椰殼活性炭的投入量為6g/L,接觸時間為30min,溫度為65℃,pH值在5.0左右的條件下能有效處理該廢水,CODcr的去除率最高達93.71%,BOD5的去除率最高達92.74%。

木糖是以玉米芯為原料,經水解、脫色、離子交換、蒸發、結晶、離心、烘干等工序制備的食品添加劑產品,因其具有不被微生物利用、優良的美拉德褐變反應、低熱量、穩定性強等特點,而廣泛應用于食品、藥品、保健品等行業,具有多種用途。木糖生產中產生的廢水含有大量色素、膠體、SS等有機物質,其特點是COD值較高,色度大,濁度高吧。廢水中的有機物用生物法有較好的去除效果,但考慮到生物法占地面積大,投資大,工藝繁瑣且處理后的污水顏色深等缺點,中小企業不便應用。我們采用吸附法處理木糖生產廢水中的溶解有機物,達到了很好的效果。

吸附法中常用的吸附劑有果殼、椰殼活性炭、磺化煤、活化煤、沸石、活性白土、硅藻土、腐殖質酸、焦炭、木炭、木屑等,而果殼、椰殼活性炭由于來源廣泛,價格低廉、吸附性能好、易再生等優點,而在廢水吸附處理領域得到了廣泛的應用。本文通過實驗探討了活性炭吸附處理木糖廢水的較佳條件,分析了其吸附機理,為木糖廢水的處理提供了有力的數據。

1、實驗部分

1.1 原料與儀器

粉狀活性炭(40-60目):符合HG3-1290-80的標準。

實驗廢水:從某木糖生產車間取得。

722N型分光光度計;PHS-3C型酸度計;恒溫磁力攪拌器;電子天平;恒溫箱;5B-3(D)型COD快速測定儀。

1.2 實驗方法

1.2.1水樣分析

重鉻酸鉀法測CODcr;五日培養法測BOD5。

1.2.2實驗廢水的取樣及水質分析

木糖生產廢水包括水解玉米芯廢水、離子交換廢水和涼水塔循環水三部分,從生產工藝中取上述三部分的混合水樣作為實驗廢水,對其分析所得結果見表1。

表1木糖廢水水質分析結果

CODcr/(mg·L-1) BOD5/(mg·L-1) pH 顏色 SS NH3-N
4628 1750 5.17 褐紅色 267 21
1.2.3實驗方法

影響果殼、椰殼活性炭吸附效果的主要因素有活性炭的投入量,吸附時間、吸附溫度、廢水pH值四個因素,由此來確定活性炭吸附的較佳條件。具體實驗方法是:準確量取100mL廢水倒人250mL燒杯中,向其中加入活性炭,在恒溫磁力攪拌器上攪拌15min,然后保持同樣的溫度靜置,過濾,從濾液中抽取15mL清液,測其CODcr值。

2、結果與討論

2.1較佳吸附條件的確定

2.1.1活性炭的投入量對吸附效果的影響

分別向100mL廢水中加入0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2g活性炭,控制溫度在常溫,活性炭的吸附時間為25min,廢水樣pH值不變,經測定其吸附效果見圖1。

果殼、椰殼活性炭吸附法處理木糖廢水的研究
由圖1可知,當活性炭的投入量達到0.6g時,CODcr去除率達到最大;當活性炭投入量較少時,其CODcr去除率隨投入量的增加而逐漸上升;當活性炭投入量繼續增加時,其CODcr去除率隨投入量的增加略微下降。究其原因是:活性炭易吸附溶液中的有機物分子,隨著活性炭投入量的增加,活性炭吸附達到平衡,繼續增加活性炭雖然對吸附沒有太大的改變,但使得原本能被吸附的有機物分子由于相互間的各種作用而滯留在水中,因此造成CODcr的去除率稍微下降。

2.1.2溫度對活性炭吸附效果的影響

分別向100mL廢水中加入0.6g活性炭,控制活性炭的吸附時間為25min,pH值不變,溫度分別在50、55、60、65、70、75℃,其吸附效果見圖2。

活性炭吸附法處理木糖廢水的研究
由圖2可知,隨著溫度的升高,CODcr的去除率逐漸增加。當溫度增加到65℃時,CODcr的去除率達到最大。但隨著溫度的繼續增加,CODcr的去除率逐漸下降。究其原因是:活性炭吸附為物理吸附,吸附過程為放熱過程,溫度太高不利于吸附,溫度升高,吸附效果反而下降。因此溫度為65℃時,吸附效果較好。

2.1.3接觸時間對活性炭吸附效果的影響

向100mL廢水中加人0.6g活性炭,控制溫度為65℃,pH值不變,接觸時間分別為20、25、30、35、40、45min,其吸附效果見圖3。

果殼、椰殼活性炭吸附法處理木糖廢水的研究
由圖3可知,隨著接觸時間的延長,CODcr的去除率逐漸增加。吸附接觸時間為30min時,CODcr的去除率為92.8%。繼續延長吸附接觸時間,其去除率趨于穩定。究其原因是:活性炭吸附是一個動態平衡,當吸附達到平衡后,繼續延長吸附時間,對吸附平衡影響不大。因此,確定較佳的吸附時間為30min。

2.1.4 pH值對活性炭吸附的影響

分別調節廢水的pH值為3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0,加入0.6g活性炭,控制溫度為65℃,接觸時間為30min,測得其吸附效果見圖4。

活性炭吸附法處理木糖廢水的研究
由圖4可知,廢水pH值在5.0左右時,CODcr的去除率在90%以上,這主要是由于在酸性條件下其離解度小,大分子物質留在水中有利于活性炭的吸附,CODcr的去除率較高。隨著pH值增加,大分子物質離解增多,活性炭吸附有機質的量減少,水中的CODcr值增加,去除率下降。因此確定吸附的pH值在5.0左右。

2.2木糖廢水水樣處理結果

當活性炭投入量為6g/L,溫度65℃,接觸時間為30min,pH值為5.08時,處理后的水樣CODcr由4628mg/L下降為291mg/L,其去除率為93.71%,BOD5由1750mg/L下降為127mg/L,其去除率為92.74%,處理后的污水顏色呈無色,達到國家第二類污染物三級排放標準。

3、結論

果殼、椰殼活性炭吸附處理木糖工藝廢水,當活性炭投入量為6g/L,溫度65℃,接觸時間為30min,pH值在5.0左右時,廢水的CODcr去除率可達93.71%,BOD5的去除率可達92.74%,處理后的污水顏色呈無色,達到國家所要求的第二類污染物三級排放標準。
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