焦化废水是煤制焦炭、煤气净化及焦化产品回收过程中产生的,属高COD、高酚值、高氨氮量的有毒有害、难降解的高浓度有机工业废水。其中有机物以酚类化合物居多,约占总有机物的一半,有机物中还包括多环芳香族化合物和含氮、氧、碳的杂环化合物等。无机污染物主要以氰化物、硫化物、硫氰化物为主,处理难度较大,已成为现阶段环境保护领域亟待解决的一个难题。处理焦化废水的方法较多,大致分为物化法、化学法和生物法3类方法。据统计,焦化废水生化处理对于挥发酚及氰化物去除率较高,而对COD的去除率一般只能在80%以下,常常不能达到国家工业废水排放标准。吸附法是一种操作简便,可实现废水中有用资源回收利用、对高低浓度废水均适用的物理化学方法。崔晓君,黄龙等用活性炭对焦化废水生化出水进行了吸附研究。活性炭是一种优良的多孔性吸附材料,具有丰富的内部孔隙结构和较高的比表面积,而且在其孔的表面上含有大量的羧基、羟基、酚羟基、醌型羰基、内酯等官能团,因此活性炭具有很强的吸附性能,广泛应用于化工、环保、食品加工和军事化学防护等各个领域。活性炭是目前废水处理中普遍采用的吸附剂,可用于各类废水的处理。废弃兰炭粉价格低廉,无须炭化,耗能低,是以其为原料制备活性炭的有利方面。文中采用水蒸气活化法制备兰炭粉基活性炭,并考察兰炭粉基活性炭对高COD焦化废水的吸附性能。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
实验方法
(1)兰炭粉基活性炭的制备
称取一定量干燥后的兰炭粉,加入活化反应器内,向系统内通入氮气以驱赶其中空气,15min后开始加热,以10℃/min的速度升温至活化温度。在活化温度下活化一定时间后,停止加热。在氮气保护下降至室温。从炉内取出活性炭,在120℃干燥8h后备用。采用美国麦克公司的ASAP2020物理吸附仪对所制备的兰炭粉活性炭进行比表面积与孔结构的表征。
(2)室温下,取焦化废水1L,置于反应器中,打开微型增氧泵,调节流量为3L/min后,加入一定量的兰炭粉活性炭,此时反应开始,一定时间后取样。取样后立即过滤,然后测定焦化废水中剩余COD的含量。化学需氧量(COD)采用重铬酸钾法测定。
利用水蒸气活化废弃兰炭粉制备了活性炭,测得比表面积为620.94m2/g,总孔容积为0.4442cm3/g。对高COD焦化废水的吸附实验结果表明,在曝气和搅拌作用下对焦化废水COD的去除效率比在静态条件下明显提高;增加活性炭投加量可以有效缩短反应时间;活性炭的粒度越细,焦化废水中COD的去除率越高,但活性炭的粒度不是越小越好,有一个最佳的尺寸范围。综合考虑去除效果和经济性,确定兰炭粉基活性炭处理高COD焦化废水的工艺条件为:1L废水水样在曝气条件下,活性炭粒度100目、投加量10g/L,吸附时间1h,此工艺条件下COD的去除率可达到89.79%。