fenton氧化-活性炭吸附組合處理印染廢水的研究[畢業(yè)設(shè)計(jì)]

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</p><p><b>　　（二零 屆）</b></p><p>　　Fenton氧化-活性炭吸附組合處理印染廢水的研究</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專(zhuān)業(yè)班級(jí) 環(huán)境工程

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱(chēng) </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p>　　摘要：對(duì)Fenton氧化-活性炭吸附組合處理印染廢水進(jìn)行了研究。

3、利用正交實(shí)驗(yàn)確定了單獨(dú)Fenton氧化處理印染廢水的最佳條件?？疾炝嘶钚蕴客都恿?、pH值、處理時(shí)間等因素對(duì)活性炭吸附效果的影響。實(shí)驗(yàn)表明，活性炭對(duì)Fenton氧化具有一定的催化作用，二者組合處理印染廢水具有較好的脫色效果。</p><p>　　關(guān)鍵詞：印染廢水；Fenton氧化；活性炭；吸附</p><p>　　Abstract:To oxidation fenton, activated

4、 charcoal to waste in combination with the printing and dyeing studied. Use orthogonal experiment to establish a wastewater treatment alone fenton of dyeing the best conditions. Reviewed with activated charcoal, a ph val

5、ue, the processing time to activated charcoal attach effects. Experiment suggests that activated charcoal to fenton oxidation of the catalytic role in waste in combination with the printing and dyeing has a good effect o

6、n bleach.</p><p>　　Keywords: printing and dying waste water; fenton oxidation; activated charcoal;absorb</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1. 緒論1</b></p>

7、<p>　　1.1 印染廢水概述1</p><p>　　1.2 Fenton氧化概述2</p><p>　　1.2.1 Fenton試劑降解有機(jī)物的機(jī)理2</p><p>　　1.2.2 Fenton試劑的影響因素2</p><p>　　1.2.3 Fenton氧化用于印染的前景3</p><p&g

8、t;　　1.2.4 Fenton試劑與其他技術(shù)聯(lián)合在廢水處理中的應(yīng)用3</p><p>　　1.3 活性炭概述4</p><p>　　1.3.1 活性炭材質(zhì)分類(lèi)5</p><p>　　1.3.2 活性炭的主要機(jī)理5</p><p>　　1.3.3 活性炭吸附機(jī)理6</p><p>　　1.3.4 活性炭吸附的

9、主要影響因素6</p><p>　　1.3.5活性炭處理印染廢水的特性6</p><p>　　1.3.6預(yù)防和治理印染廢水7</p><p>　　1.3.7 活性炭吸附法處理印染廢水的前景7</p><p><b>　　2. 實(shí)驗(yàn)部分8</b></p><p>　　2.1儀器與試劑8&

10、lt;/p><p>　　2.2 分析方法8</p><p>　　2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)8</p><p>　　2.3.1 Fenton氧化處理模擬印染廢水實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)8</p><p>　　2.3.2 活性炭吸附法處理模擬印染廢水實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)9</p><p>　　2.3.3 Fenton氧化-活性炭吸附聯(lián)合處理模擬印染廢水實(shí)驗(yàn)

11、設(shè)計(jì)9</p><p>　　3. 結(jié)果與討論10</p><p>　　3.1 Fenton氧化法處理模擬印染廢水10</p><p>　　3.1.1 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果10</p><p>　　3.1.2 平行實(shí)驗(yàn)10</p><p>　　3.2 活性炭吸附法處理模擬印染廢水10</p><p

12、>　　3.2.1 pH值對(duì)脫色率的影響10</p><p>　　3.2.2 活性炭投加量對(duì)脫色率的影響11</p><p>　　3.2.3 處理時(shí)間對(duì)脫色率的影響12</p><p>　　3.2.4 平行實(shí)驗(yàn)12</p><p>　　3.3 Fenton氧化-活性炭吸附聯(lián)合處理模擬印染廢水12</p><p

13、><b>　　4. 結(jié)論13</b></p><p>　　致謝錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)14</b></p><p><b>　　1. 緒論</b></p><p>　　1.1 印染廢水概述</p><p>　　

14、我國(guó)日排放印染廢水量為（300-400）×104t，是各行業(yè)中的排污大戶(hù)之一。印染廢水主要由退漿廢水、煮煉廢水、漂白廢水、絲光廢水、染色廢水和印花廢水組成，印染加工的四個(gè)工序都要排出廢水，預(yù)處理階段（包括退漿、煮煉、漂白、絲光等工序）要排出退漿廢水、煮煉廢水、漂白廢水和絲光廢水，染色工序排出染色廢水，印花工序排出印花廢水和皂液廢水，整理工序則排出整理廢水。通常所說(shuō)的印染廢水是以上各類(lèi)廢水的混合廢水，或除漂白廢水以外的綜合廢水。

15、印染廢水的水質(zhì)隨采用的纖維種類(lèi)和加工工藝的不同而異，污染物組分差異很大。印染廢水一般具有污染物濃度高、種類(lèi)多、含有毒有害成分及色度高等特點(diǎn)。一般印染廢水pH值為6-10，CODCr為400-1000mg/L，BOD5為100-400mg/L，SS為100-200mg/L，色度為100-400倍。但當(dāng)印染工藝、采用的纖維種類(lèi)和加工工藝變化后，廢水水質(zhì)將有較大變化。近年來(lái)由于化學(xué)纖維織物的發(fā)展，仿真絲的興起和印染后整理技術(shù)的進(jìn)步，使PVA漿

16、料、人造絲堿解物(主要是鄰苯二甲酸類(lèi)物質(zhì))、新型助劑等難生化降解有機(jī)物大量進(jìn)入印染廢水，其CODCr濃度也由原來(lái)的數(shù)百mg/L上升</p><p>　　印染各工序的排水情況一般是：</p><p>　?。?）退漿廢水：水量較小，但污染物濃度高，其中含有各種漿料、漿料分解物、纖維屑、淀粉堿和各種助劑。廢水呈堿性，pH值為12左右。上漿以淀粉為主的(如棉布)退漿廢水，其COD、BOD值都很高，

17、可生化性較好：上漿以聚乙烯醇(PVA)為主的(如滌棉經(jīng)紗)退漿廢水，COD高而B(niǎo)OD低，廢水可生化性較差。</p><p>　?。?）煮煉廢水：水量大，污染物濃度高，其中含有纖維素、果酸、蠟質(zhì)、油脂、堿、表面活性劑、含氮化合物等，廢水呈強(qiáng)堿性，水溫高，呈褐色。</p><p>　?。?）漂白廢水：水量大，但污染較輕，其中含有殘余的漂白劑、少量醋酸、草酸、硫代硫酸鈉等。</p>

18、<p>　?。?）絲光廢水：含堿量高，NaOH含量在3%-5%，多數(shù)印染廠(chǎng)通過(guò)蒸發(fā)濃縮回收NaOH，所以絲光廢水一般很少排出，經(jīng)過(guò)工藝多次重復(fù)使用最終排出的廢水仍呈強(qiáng)堿性，BOD、COD、SS均較高。</p><p>　?。?）染色廢水：水量較大，水質(zhì)隨所用染料的不同而不同，其中含漿料、染料、助劑、表面活性劑等，一般呈強(qiáng)堿性，色度很高，COD較BOD高得多，可生化性較差。</p><

19、;p>　?。?）印花廢水：水量較大，除印花過(guò)程的廢水外，還包括印花后的皂洗、水洗廢水，污染物濃度較高，其中含有漿料、染料、助劑等，BOD、COD均較高。 </p><p>　　（7）整理廢水：水量較小，其中含有纖維屑、樹(shù)脂、油劑、漿料等。</p><p>　　（8）堿減量廢水：是滌綸仿真絲堿減量工序產(chǎn)生的，主要含滌綸水解物對(duì)苯二甲酸、乙二醇等，其中對(duì)苯二甲酸含量高達(dá)75%。堿減量廢水

20、不僅pH值高(一般>12)，而且有機(jī)物濃度高，堿減量工序排放的廢水中CODCr可高達(dá)9萬(wàn)mg/L，高分子有機(jī)物及部分染料很難被生物降解，此種廢水屬高濃度難降解有機(jī)廢水。</p><p>　　印染廢水的水質(zhì)復(fù)雜，污染物按來(lái)源可分為兩類(lèi)：一類(lèi)來(lái)自纖維原料本身的夾帶物；另一類(lèi)是加工過(guò)程中所用的漿料、油劑、染料、化學(xué)助劑等。分析其廢水特點(diǎn)，主要為以下方面：水量大、有機(jī)污染物含量高、色度深、堿性和pH值變化大、水質(zhì)變

21、化劇烈。印染廢水的另一個(gè)特點(diǎn)是色度高，有的可高達(dá)4000倍以上。特別是近年來(lái)隨著化工工業(yè)的發(fā)展，染料品種增多，各種水溶性好，著色力強(qiáng)的染料使用，使傳統(tǒng)的治理方法難以奏效。所以印染廢水處理的重要任務(wù)之一就是進(jìn)行脫色處理，為此需要研究和選用高效脫色菌、高效脫色混凝劑和有利于脫色的處理工藝。</p><p>　　1.2 Fenton氧化概述</p><p>　　過(guò)氧化氫與催化劑Fe2+構(gòu)成的氧化

22、體系通常稱(chēng)為Fenton試劑。在催化劑作用下，過(guò)氧化氫能產(chǎn)生兩種活潑的氫氧自由基，從而引發(fā)和傳播自由基鏈反應(yīng)，加快有機(jī)物和還原性物質(zhì)的氧化。Fenton試劑一般在pH 3.5下進(jìn)行，在該pH值時(shí)基自由基生成速率最大。</p><p>　　1894年，化學(xué)家Fenton首次發(fā)現(xiàn)有機(jī)物在(H2O2)與Fe2+組成的混合溶液中能被迅速氧化，并把這種體系稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)Fenton試劑，可以將當(dāng)時(shí)很多已知的有機(jī)化合物如羧酸、醇、

23、酯類(lèi)氧化為無(wú)機(jī)態(tài)，氧化效果十分明顯。Fenton試劑是由H2O2和Fe2+混合得到的一種強(qiáng)氧化劑，特別適用于某些難治理的或?qū)ι镉卸拘缘墓I(yè)廢水的處理。由于具有反應(yīng)迅速、溫度和壓力等反應(yīng)條件緩和且無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，近30年來(lái)，其在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外的廣泛重視。</p><p>　　1.2.1 Fenton試劑降解有機(jī)物的機(jī)理</p><p>　　Fenton試劑之所以具有

24、非常高的氧化能力，是因?yàn)樵贔e2+離子的催化作用下H2O2的分解活化能較低(34．9 kJ／mol)，能夠分解產(chǎn)生羥基自由基OH·。同其它氧化劑相比，羥基自由基具有更高的氧化電極電位，因而具有很強(qiáng)的氧化性能。</p><p>　　Fenton試劑產(chǎn)生OH·的機(jī)理為：</p><p>　　Fe2++H2O2→Fe3++OH-+OH·

25、 （1）</p><p>　　OH·+Fe2+→Fe3++OH- （2）</p><p>　　Fe3++H2O≒Fe2++HO2·+H+

26、 （3）</p><p>　　Fe3++HO·→Fe2++O2+H+ （4）</p><p>　　Fe2++OH·→Fe3++OH- （5）</p><p>　　1.2.

27、2 Fenton試劑的影響因素</p><p>　　根據(jù)上述Fenton試劑反應(yīng)的機(jī)理可知，OH·是氧化有機(jī)物的有效因子，而[Fe2+]、[H2O2]、[OH-]決定了OH·的產(chǎn)量，因而決定了與有機(jī)物反應(yīng)的程度。影響該系統(tǒng)的因素包括溶液pH值、反應(yīng)溫度、H2O2投加量及投加方式、催化劑種類(lèi)、催化劑與H2O2投加量之比等。</p><p>　　1.2.3 Fenton氧化

28、用于印染的前景</p><p>　　目前，F(xiàn)enton試劑在印染行業(yè)中的應(yīng)用主要集中在難以被漂白的蛋白質(zhì)纖維，如牦牛絨、黑花羊毛、紫絨、駝絨、卡拉庫(kù)爾羊毛等自身帶有色素結(jié)構(gòu)的纖維。在一般的脫色試驗(yàn)中，基本工藝流程為 ：</p><p>　　金屬鹽Fe2+預(yù)處理一清洗一催化氧化一清洗</p><p>　　催化漂白在印染上已經(jīng)取得了一定成功。但是，F(xiàn)enton試劑這個(gè)概

29、念卻沒(méi)有被提出，盡管Fenton試劑在醫(yī)藥及污水處理中無(wú)論從理論還是實(shí)踐上，都有長(zhǎng)足的發(fā)展。Fenton試劑概念的提出，為其在印染行業(yè)的應(yīng)用，尤其對(duì)現(xiàn)有理論的不足或缺陷從新的角度作出新的解釋提供了理論依據(jù)，這對(duì)走出理論誤區(qū)將會(huì)產(chǎn)生很深遠(yuǎn)的影響；而草酸／Fenton試劑、羥基自由基概念的引入，會(huì)對(duì)雙氧水促進(jìn)劑的研制和發(fā)展有所啟示?？偠灾現(xiàn)enton試劑在印染加工中的研究，無(wú)論從理論角度還是從現(xiàn)實(shí)角度，都將有相當(dāng)廣闊的前景，值得深入研究

30、。</p><p>　　1.2.4 Fenton試劑與其他技術(shù)聯(lián)合在廢水處理中的應(yīng)用</p><p>　　雖然Fenton試劑在處理難生物降解或一般化學(xué)氧化難以奏效的有機(jī)廢水時(shí)有其他方法無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，但是單獨(dú)使用Fenton試劑處理廢水成本會(huì)很高，而且有機(jī)物的礦化程度不高，所以人們研究并應(yīng)用了Fenton試劑與其他技術(shù)聯(lián)合處理廢水的方法，目前的研究成果有：電- Fenton法、光- Fe

31、nton法、超聲- Fenton法、吸附- Fenton法、微波- Fenton 法、混凝- Fenton法等。</p><p>　?。ㄒ唬╇? Fenton法。電- Fenton法的實(shí)質(zhì)是把用電化學(xué)法產(chǎn)生的Fe2 +和H2O2作為Fenton 試劑的持續(xù)來(lái)源。電- Fenton法的優(yōu)點(diǎn)是自動(dòng)產(chǎn)生H2O2 的機(jī)制比較完善；H2O2利用率高；導(dǎo)致有機(jī)物降解的因素較多，除了羥基自由基·OH 的氧化作用外，還

32、有陽(yáng)極氧化、電極吸附等。電- Fenton法基本分為以下四類(lèi)：</p><p>　?。?）EF - H2O2法。又稱(chēng)陰極電- Fenton法,即把氧氣噴到電解池的陰極上，使還原為H2O2 ，H2O2 與加入的Fe2 +發(fā)生Fenton反應(yīng)。該法不用加H2O2 ，有機(jī)物降解很徹底，不易產(chǎn)生中間毒害物。但由于目前所用的陰極材料多是石墨、玻璃炭棒和活性炭纖維，這些材料電極效率低, H2O2 產(chǎn)量不高。</p>

33、;<p>　?。?）EF - Feox法，又稱(chēng)犧牲陽(yáng)極法。電解情況下與陽(yáng)極并聯(lián)的鐵被氧化成Fe2 +，F(xiàn)e2 + 與加入的H2O2發(fā)生Fenton反應(yīng)。在EF - Feox體系中導(dǎo)致有機(jī)物降解的因素除·OH 外，還有Fe（OH）2 、Fe（OH）3 的絮凝作用,即陽(yáng)極溶解出的活性 Fe2 + 、Fe3 + 可水解成對(duì)有機(jī)物有強(qiáng)絡(luò)合吸附作用的Fe（OH）2 、Fe（OH）3 。該法對(duì)有機(jī)物的除去效果高于EF - H

34、2O2 法，但需加H2O2 ，且耗電能,故成本比普通Fenton法高。</p><p>　?。?）FSR法,又稱(chēng)Fe3 +循環(huán)法。FSR系統(tǒng)包括一個(gè)Fenton反應(yīng)器和一個(gè)將Fe（OH）3 還原為Fe2 +的電解裝置。Fenton反應(yīng)進(jìn)行過(guò)程中必然有Fe3 +生成，F(xiàn)e3 +與H2O2反應(yīng)生成活性不強(qiáng)的HO2·，從而降低H2O2的有效利用率和·OH 產(chǎn)率。FSR系統(tǒng)可加速Fe3 + 向Fe2

35、+ 的轉(zhuǎn)化，提高了·OH 產(chǎn)率。該法的缺點(diǎn)是pH 操作范圍窄，pH 必須小于1 。</p><p>　?。?）EF - Fere法。該法與FSR法的原理基本相同，不同之處在于EF - Fere 系統(tǒng)不包括Fenton反應(yīng)器，F(xiàn)enton反應(yīng)直接在電解裝置中進(jìn)行。該法pH 操作范圍大于FSR法，要求pH必須小于2. 5；電流效率高于FSR 法。</p><p>　?。ǘ┕? Fe

36、nton法。針對(duì)普通Fenton法的缺點(diǎn)，人們把紫外線(xiàn)引入Fenton體系，形成了UV/ Fenton法。UV/ Fenton法實(shí)際是Fe2 + / H2O2與UV/ H2O2兩種系統(tǒng)的結(jié)合，該系統(tǒng)具有的明顯的優(yōu)點(diǎn)是：（1） 可降低Fe2 +的用量，保持H2O2 較高的利用率；（2）紫外光和亞鐵離子對(duì)H2O2催化分解存在協(xié)同效應(yīng)，即H2O2的分解速率大于Fe2 +或紫外光催化H2O2 分解速率的簡(jiǎn)單加和；（3） 此系統(tǒng)可使有機(jī)物礦化程度

37、更充分；（4） 有機(jī)物在紫外線(xiàn)作用下可部分降解。UV/ Fenton法具有很強(qiáng)的氧化能力，能有效地分解有機(jī)物，且礦化程度較好。但其利用太陽(yáng)能的能力不強(qiáng)，處理設(shè)備費(fèi)用也較高，能耗大。另外，UV/ Fenton法只適宜于處理中低濃度的有機(jī)廢水。這是由于有機(jī)物濃度高時(shí)，被Fe（Ⅲ）絡(luò)合物所吸收的光量子數(shù)很少，并需很長(zhǎng)的輻射時(shí)間，而且H2O2的投入量也會(huì)增加，同時(shí)·OH易被高濃度H2O2所清除。因此有必要在UV/ Fenton體系中引

38、入光化學(xué)活性較高的物質(zhì)。光– Fenton法下一步的發(fā)展方向應(yīng)是加強(qiáng)對(duì)聚光式反應(yīng)器的研制，以便提高照射到體系中的紫</p><p>　?。ㄈ┏? Fenton法。超聲波是指頻率高于20kHz的聲波,將其應(yīng)用于水處理領(lǐng)域只是近10 年的事情，它主要用來(lái)加速降解水中難降解的有毒有機(jī)污染物，是一種高級(jí)催化氧化水處理技術(shù)。超聲波廢水處理主要在于超聲空化作用產(chǎn)生的局部高溫、高壓。在超聲波作用下，溶液產(chǎn)生空化泡并迅速崩潰

39、，整個(gè)過(guò)程發(fā)生在ns —μs時(shí)間內(nèi)，從而在空化泡內(nèi)產(chǎn)生異常的高溫（高于5000K）和高壓（高于50MPa）。因此,可以對(duì)水中污染物直接進(jìn)行熱解作用，另外，在這高溫高壓環(huán)境下產(chǎn)生氧化電位很高的羥基自由基，它可以對(duì)許多有機(jī)物進(jìn)行氧化反應(yīng)，達(dá)到降解污染物和去除COD的作用。在超聲/ H2O2體系中加入催化劑，其超聲降解效果更佳，且COD去除率更高。</p><p>　?。ㄋ模┗炷? Fenton法。采用絮凝沉淀- Fe

40、nton氧化法對(duì)印染廢水進(jìn)行處理，篩選最佳的絮凝條件及氧化條件，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，此法可使印染廢水的COD從1400mg/ L 降至70mg/ L以下，廢水COD與色度去除率分別為95 %和97 % ，出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),此法具有去除率高，設(shè)備簡(jiǎn)單，占地面積小，操作方便，不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　?。ㄎ澹┪? Fenton法。此法常用的吸附劑是活性炭，也有報(bào)道用粉煤灰、樹(shù)脂的?；钚蕴渴怯晌⑿〗Y(jié)晶部分和

41、非結(jié)晶部分混合組成的碳素物質(zhì)，平均孔徑為1 ×10 - 23 ×10 - 2 ,比表面積為5002500m2/ g ，活性炭表面含有大量酸性或堿性基團(tuán)，這些酸性或堿性基團(tuán)的存在，特別是羥基、酚羥基的存在使活性炭不僅具有吸附能力，而且具有催化作用。</p><p>　?。┪⒉? Fenton法。目前微波輻射消除污染物的研究還處于實(shí)驗(yàn)室階段，國(guó)外文獻(xiàn)報(bào)道較少，國(guó)內(nèi)趙景聯(lián)等對(duì)微波輻射與Fento

42、n試劑催化氧化法相結(jié)合降解水中三氯乙烯進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，在Fenton試劑摩爾比為60，F(xiàn)enton 試劑用量10 %、反應(yīng)時(shí)間12min、微波功率750W 的最佳條件下，三氯乙烯脫氯率可以達(dá)到87. 08 % 。</p><p><b>　　1.3 活性炭概述</b></p><p>　　活性炭是黑色粉末狀或顆粒狀的無(wú)定性碳?；钚蕴恐鞒煞殖颂家酝膺€有氧、氫等元

43、素?；钚蕴吭诮Y(jié)構(gòu)上由于微晶碳是不規(guī)則排列，在交叉連接之間有細(xì)孔，在活化時(shí)會(huì)產(chǎn)生碳組織缺陷，因此它是一種多孔碳，堆積密度低，比表面積大。</p><p>　　1.3.1 活性炭材質(zhì)分類(lèi)</p><p><b>　?。?）椰殼活性炭</b></p><p>　　采用優(yōu)質(zhì)進(jìn)口椰子殼為原料精制而成，外形為不定形顆粒，具有機(jī)械強(qiáng)度高，孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，比表面

44、積大，吸附速度快，吸附容量高，易于再生，經(jīng)久耐用等特點(diǎn)。</p><p>　　主要用于食品、飲料、酒類(lèi)、空氣凈化活性炭和高純飲用水的除臭、去除水中重金屬、除氯及液體脫色。并可廣泛用于化學(xué)工業(yè)的溶劑回收和氣體分離等。</p><p><b>　　（2）果殼活性炭</b></p><p>　　主要以果殼和木屑為原料，經(jīng)炭化、活化、精制加工而成。具有

45、比表面積大、強(qiáng)度高、粒度均勻、孔隙節(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、吸附性能強(qiáng)等特點(diǎn)。并能有效吸附水中的游離氯、酚、硫、油、膠質(zhì)、農(nóng)藥殘留物和其他有機(jī)污染以及有機(jī)溶劑的回收等。適用于制藥、石油化工、制糖、飲料、酒類(lèi)凈化行業(yè)，對(duì)有機(jī)物溶劑的脫色、精制、提純和污水處理等方面。</p><p>　　果殼活性炭被廣泛應(yīng)用于飲用水、工業(yè)用水和廢水的深度凈化生活、工業(yè)水質(zhì)凈化及氣相吸附，如電廠(chǎng)、石化、煉油廠(chǎng)、食品飲料、制糖制酒、醫(yī)藥、電子、養(yǎng)魚(yú)、海

46、運(yùn)等行業(yè)水質(zhì)凈化處理，能有效吸附水中的游離氯、酚、硫和其它有機(jī)污染特，特別是致突變物（THM）的前驅(qū)物質(zhì)，達(dá)到凈化除雜去異味。還可用于工業(yè)尾氣凈化、氣體脫硫、石油催化重整，氣體分離、變壓吸附、空氣干燥、食品保鮮、防毒面具、解媒載體，工業(yè)溶劑過(guò)濾、脫色、提純等。各種氣體的分離、提純、凈化；有機(jī)溶劑回收；制糖、味精、醫(yī)藥、酒類(lèi)、飲料的脫色、除臭、精制；貴重金屬提煉；化學(xué)工業(yè)中的催化劑及催化劑載體。產(chǎn)品更具脫色、提純、除雜、除臭、去異味、載體

47、、凈化、回收等功能。</p><p><b>　?。?）木質(zhì)活性炭</b></p><p>　　是以?xún)?yōu)質(zhì)木材為原料，外形為粉末狀，經(jīng)高溫炭化、活化及多種工序精制而成木質(zhì)活性炭，具有比表面積大，活性高，微孔發(fā)達(dá)，脫色力強(qiáng)，孔隙結(jié)構(gòu)較大等特點(diǎn)，孔隙結(jié)構(gòu)大，能有較吸附液體中的顏色等較大的各種物質(zhì)、雜質(zhì)。 </p><p>　　主要用于食品、酒類(lèi)、油類(lèi)

48、、飲料、染料、化工、自來(lái)水凈化、污水處理、降COD、藥用活性炭等各種用途脫色。</p><p>　　1.3.2 活性炭的主要機(jī)理</p><p>　　活性炭是由含炭為主的物質(zhì)作原料，經(jīng)高溫炭化和活化制得的疏水性吸附劑?；钚蕴亢写罅课⒖?，具有巨大的比表面積，能有效地去除色度、臭味，可去除二級(jí)出水中大多數(shù)有機(jī)污染物和某些無(wú)機(jī)物，包含某些有毒的重金屬。影響活性炭吸附的因素有：活性炭的特性；被吸

49、附物的特性和濃度；廢水的pH值；懸浮固體含量等特性；接觸系統(tǒng)及運(yùn)行方式等?；钚蕴课绞浅鞘形鬯呒?jí)處理中最重要最有效的處理技術(shù)，得到廣泛的應(yīng)用。 </p><p>　　活性炭能有效吸附氯代烴、有機(jī)磷和氨基甲酸酯類(lèi)殺蟲(chóng)劑，還能吸附苯醚、正硝基氯苯、萘、乙烯、二甲苯酚、苯酚、DDT、艾氏劑、烷基苯磺酸及許多酯類(lèi)和芳烴化合物。二級(jí)出水中也含有不被活性炭吸附的有機(jī)物，如蛋白質(zhì)的中間降解物質(zhì)，比原有的有機(jī)物更難被活性炭吸附

50、，活性炭對(duì)THMS的去除能力較低，僅達(dá)到23-60%?；钚蕴课椒ㄅc其他處理方法聯(lián)用，出現(xiàn)了臭氧-活性炭法、混凝-吸附活性炭法、Habberer工藝、活性炭-硅藻土法等，使活性炭的吸附周期明顯延長(zhǎng)，用量減少，處理效果和范圍大幅度提高。</p><p>　　1.3.3 活性炭吸附機(jī)理</p><p>　　活性炭是一種很細(xì)小的炭粒 有很大的表面積，而且炭粒中還有更細(xì)小的孔——毛細(xì)管。這種毛細(xì)管

51、具有很強(qiáng)的吸附能力，由于炭粒的表面積很大，所以能與氣體（雜質(zhì)）充分接觸。當(dāng)這些氣體（雜質(zhì)）碰到毛細(xì)管被吸附，起凈化作用。</p><p>　　1.3.4 活性炭吸附的主要影響因素</p><p>　?。?）活性炭吸附劑的性質(zhì)</p><p>　　其表面積越大，吸附能力就越強(qiáng)； 活性炭是非極性分子，易于吸附非極性或極性很低的吸附質(zhì)；活性炭吸附劑顆粒的大小，細(xì)孔的構(gòu)造和

52、分布情況以及表面化學(xué)性質(zhì)等對(duì)吸附也有很大的影響。 </p><p><b>　?。?）吸附質(zhì)的性質(zhì)</b></p><p>　　取決于其溶解度、表面自由能、極性、吸附質(zhì)分子的大小和不飽和度、附質(zhì)的濃度等 </p><p><b>　?。?）廢水PH值</b></p><p>　　活性炭一般在酸性溶液

53、中比在堿性溶液中有較高的吸附率。 </p><p>　　pH值會(huì)對(duì)吸附質(zhì)在水中存在的狀態(tài)及溶解度等產(chǎn)生影響，從而影響吸附效果。 </p><p><b>　?。?）共存物質(zhì)</b></p><p>　　共存多種吸附質(zhì)時(shí)，活性炭對(duì)某種吸附質(zhì)的吸附能力比只含該種吸附質(zhì)時(shí)的吸附能力差。</p><p><b>　?。?/p>

54、5）溫度</b></p><p>　　溫度對(duì)活性炭的吸附影響較小 </p><p><b>　?。?）接觸時(shí)間</b></p><p>　　應(yīng)保證活性炭與吸附質(zhì)有一定的接觸時(shí)間，使吸附接近平衡，充分利用吸附能力。 </p><p>　?。?）活性炭化學(xué)性 </p><p>　　活性炭的

55、吸附除了物理吸附，還有化學(xué)吸附?；钚蕴康奈叫约热Q于孔隙結(jié)構(gòu)，又取決于化學(xué)組成。 </p><p>　　活性炭不僅含碳，而且含少量的化學(xué)結(jié)合、功能團(tuán)開(kāi)工的氧和氫，例如羰基、羧基、酚類(lèi)、內(nèi)酯類(lèi)、醌類(lèi)、醚類(lèi)。這些表面上含有的氧化物和絡(luò)合物，有些來(lái)自原料的衍生物，有些是在活化時(shí)、活化后由空氣或水蒸氣的作用而生成。有時(shí)還會(huì)生成表面硫化物和氯化物。在活化中原料所含礦物質(zhì)集中到活性炭里成為灰分，灰分的主要成分是堿金屬和堿土

56、金屬的鹽類(lèi)，如碳酸鹽和磷酸鹽等。這些灰分含量可經(jīng)水洗或酸洗的處理而降低。</p><p>　　1.3.5活性炭處理印染廢水的特性</p><p>　　活性炭并不是對(duì)所有類(lèi)型的印染廢水處理效果都是一致的，它主要在脫色方面效果較大，因此，如果在采用其他工藝的同時(shí)加入活性炭吸附工藝處理印染廢水，處理效果顯著。</p><p>　　印染廢水具有的特點(diǎn)：水量大、有機(jī)污染物含量

57、高、色度深、堿性和pH值變化大，水質(zhì)變化劇烈。在城市下水道和污水處理廠(chǎng)建設(shè)較完善的城市，廢水首先在工廠(chǎng)作預(yù)處理，達(dá)到城市下水道排放標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行集中處理。非隨經(jīng)過(guò)預(yù)處理再排放可改善污水水質(zhì)，降低城市污水廠(chǎng)處理負(fù)荷，同時(shí)便于根據(jù)不同的廢水水質(zhì)采取不同的預(yù)處理手段。在對(duì)印染廢水進(jìn)行最終處理是，有機(jī)物的去除一般以生物法為主，對(duì)難遇生物降解的印染廢水，采用厭氧（水解）好氧聯(lián)合處理較為合適，而印染廢水的一個(gè)重大特點(diǎn)就是色度高，有的可高達(dá)4000倍以上

58、，這時(shí)用到活性炭吸附最為合適。</p><p>　　活性炭對(duì)染料具有選擇性，其脫色性能為堿性染料、直接染料、酸性染料和硫化染料。通?；钚蕴坑蓜?dòng)物性炭、木炭、瀝青炭等含炭為主的物質(zhì)經(jīng)高溫炭化和活化而成?；钚蕴课⒖锥?、大中孔不足、親水性強(qiáng)，限制了大分子及疏水性染料的內(nèi)擴(kuò)散，適用于分子量不超過(guò)400的水溶性染料分子脫色，對(duì)大分子或疏水性人聊的脫色效果較差。采用活性炭可以有效去除廢水中的火星染料、堿性染料、偶氮染料、在一

59、定條件下，活性炭還可以直接吸附某些重金屬離子。另外，活性炭吸附水溶性染料時(shí)吸附率高，但不能吸附懸浮固體（SS）及不溶性染料?；钚蕴侩m然吸附性能優(yōu)良，但由于成本高，一般應(yīng)用于濃度較低的染料廢水處理或深度處理。</p><p>　　目前國(guó)內(nèi)外已有采用活性炭吸附法，該法對(duì)去除水中溶解性有機(jī)物非常有效，但它不能去除水中的交替和疏水性染料，并且它只對(duì)陽(yáng)離子染料、直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性染料具有較好的吸附性能。&

60、lt;/p><p>　　1.3.6預(yù)防和治理印染廢水</p><p>　　從我國(guó)染料行業(yè)廢水治理技術(shù)的現(xiàn)狀來(lái)看，盡管經(jīng)過(guò)多年努力，已取得一批實(shí)用技術(shù)，解決了不少問(wèn)題，但總體上沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的突破，特別是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及工廠(chǎng)布局等不合理因素的存在，加重了廢水的治理難度。因此，認(rèn)為解決廢水問(wèn)題的根本出路在于工藝改革，通過(guò)采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝來(lái)減排或不排廢水。這方面國(guó)內(nèi)已有許多成功的例子，如苯胺和鄰甲苯胺的生產(chǎn)

61、將鐵粉還原改為氫化還原，徹底消除了鐵泥水的污染；又如以氫化還原代替硫化堿還原用于氨基苯甲醚的生產(chǎn)，徹底消除了含硫廢水等。</p><p>　　預(yù)防和治理印染廢水的污染是相輔相成的兩個(gè)方面，如果既采用預(yù)防措施，又采用各種方法積極治理，并做到處理后的水循環(huán)使用，這不僅能降低水的消耗，而且能有效地減輕印染廢水對(duì)環(huán)境的污染。</p><p>　　1.3.7 活性炭吸附法處理印染廢水的前景</

62、p><p>　　染料廢水的脫色是急待解決的難題，因此開(kāi)展活性炭吸附對(duì)染料廢水脫色的研究具有現(xiàn)實(shí)意義。但活性炭再生比較難、成本較高是限制活性炭吸附法的一大原因。因此，提高活性炭再生技術(shù)，循環(huán)利用活性炭以降低成本是今后研究的重點(diǎn)。同時(shí)，鑒于活性炭處理的特殊性質(zhì)，將其與其他化學(xué)劑及與其它方法耦合，處理染料廢水效果就會(huì)更好，因此，現(xiàn)時(shí)大多數(shù)有關(guān)活性炭吸附法處理染料廢水的報(bào)道不斷推陳出新，有著良好的發(fā)展前景。</p>

63、;<p><b>　　2. 實(shí)驗(yàn)部分</b></p><p><b>　　2.1儀器與試劑</b></p><p>　　儀器：725型分光光度計(jì)；</p><p>　　JB/T7443-1994電子天平；</p><p>　　78HW-1恒溫磁力攪拌器；</p><

64、p>　　pHS-25型數(shù)顯pH計(jì)；</p><p>　　800型離心分離機(jī)；</p><p><b>　　烘箱。</b></p><p>　　印染廢水：模擬印染廢水。</p><p>　　藥品：HCl（AR）、</p><p>　　H2SO4（98%，AR）、</p><

65、p><b>　　NaOH（AR）、</b></p><p>　　30% H2O2（AR）、</p><p>　　FeSO4·7H2O（AR）、</p><p><b>　　活性炭。</b></p><p><b>　　2.2 分析方法</b></p>

66、<p>　　取模擬廢水在200nm-800nm之間用725分光光度計(jì)每隔20nm測(cè)量一次吸光度，確定最大吸收峰，在最大吸收峰處測(cè)量三次吸光度，將測(cè)得結(jié)果取平均值，計(jì)算脫色率：</p><p>　　脫色率=[(A0-Ai)/A0]×100%</p><p>　　A0、Ai——處理前后印染廢水在最大吸收峰處的平均吸光度。</p><p><

67、b>　　2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.3.1 Fenton氧化處理模擬印染廢水實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)</p><p>　　Fenton氧化法處理印染廢水影響脫色率的主要因素有H2O2用量、FeSO4用量、pH值、反應(yīng)時(shí)間等?？紤]各因素對(duì)脫色率的影響不同，設(shè)計(jì)以H2O2用量、FeSO4用量、pH值、反應(yīng)時(shí)間為變量的四因素三水平正交實(shí)驗(yàn)，正交實(shí)驗(yàn)因素與水平表見(jiàn)表。Fe2

68、+濃度為0.5g·L-1，雙氧水濃度為30% 。</p><p>　　表1 正交實(shí)驗(yàn)因素與水平表</p><p>　　按照正交實(shí)驗(yàn)所確定的最佳實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，確定最佳脫色率。</p><p>　　2.3.2 活性炭吸附法處理模擬印染廢水實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)</p><p>　　分別對(duì)pH值、活性炭投加量以及處理時(shí)間對(duì)活性炭吸附法處理模擬印染廢

69、水的影響進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，確定最佳實(shí)驗(yàn)條件。</p><p>　　在確定的最佳實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn)，確定最佳脫色率。</p><p>　　2.3.3 Fenton氧化-活性炭吸附聯(lián)合處理模擬印染廢水實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)</p><p>　　基于前期實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定了單獨(dú)Fenton氧化和單獨(dú)活性炭吸附的最佳條件，在最佳條件下采用三種不同組合方式處理模擬印染廢水。</p>&

70、lt;p><b>　　3. 結(jié)果與討論</b></p><p>　　3.1 Fenton氧化法處理模擬印染廢水</p><p>　　3.1.1 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果</p><p>　　取50ml模擬印染廢水置于200ml錐形瓶中，按照正交表設(shè)計(jì)的條件加入藥品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。處理完畢后靜置離心，取上層清液測(cè)得吸光度，計(jì)算脫色率。將正交結(jié)果整理分析，結(jié)果

71、如表2。</p><p><b>　　表2 正交結(jié)果分析</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：FeSO4的用量對(duì)脫色率的影響最大，其次是pH的大小，然后是H2O2的投加量，最后是處理時(shí)間。Fenton氧化法處理模擬廢水的最佳條件為：Fe2+：0.05g·L-1；處理時(shí)間為40min；最佳pH值為3。</p><p>　　3.1.

72、2 平行實(shí)驗(yàn)</p><p>　　按照正交實(shí)驗(yàn)所確定的最佳條件：Fe2+：0.05g/L；H2O2：40ml·L-1；處理時(shí)間為40min；pH值為3.進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn)，在最佳實(shí)驗(yàn)條件下處理模擬印染廢水的平均脫色率可達(dá)到69.3% 。</p><p>　　3.2 活性炭吸附法處理模擬印染廢水</p><p>　　3.2.1 pH值對(duì)脫色率的影響</p&g

73、t;<p>　　取50ml模擬印染廢水置于200ml錐形瓶中，調(diào)節(jié)不同的pH值，向其中加入0.01g活性炭，在室溫下振蕩20min，靜置離心，取上層清液測(cè)得吸光度，計(jì)算脫色率，結(jié)果見(jiàn)圖1。結(jié)果表明，pH值在2-3，脫色率較高，超過(guò)5以后迅速下降。</p><p>　　圖1 pH值對(duì)脫色率的影響</p><p>　　3.2.2 活性炭投加量對(duì)脫色率的影響</p>

74、<p>　　取50ml模擬印染廢水置于200ml錐形瓶中，調(diào)節(jié)pH值為3，向其中分別加入不同量的活性炭，在室溫下振蕩20min，靜置離心，取上層清液測(cè)得吸光度，計(jì)算脫色率，結(jié)果見(jiàn)圖2。</p><p>　　圖2 活性炭投加量對(duì)脫色率的影響</p><p>　　由圖2可以看出，隨活性炭的增加，脫色率逐漸增加，投加量為0.4g·L-1時(shí)，脫色率最大。</p>

75、<p>　　3.2.3 處理時(shí)間對(duì)脫色率的影響</p><p>　　取50ml模擬印染廢水置于200ml錐形瓶中，調(diào)節(jié)pH為3，向其中加入0.02g的活性炭，在室溫下振蕩不同的時(shí)間，靜置離心，取上層清液測(cè)得吸光度，計(jì)算脫色率，結(jié)果見(jiàn)圖3.結(jié)果表明，活性炭處理模擬印染廢水的最佳時(shí)間為40分鐘。</p><p>　　圖3 處理時(shí)間對(duì)脫色率的影響</p><p>

76、;　　3.2.4 平行實(shí)驗(yàn)</p><p>　　在確定的最佳實(shí)驗(yàn)條件：活性炭：0.4g·L-1，pH值為3，處理時(shí)間40min進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn)，在最佳實(shí)驗(yàn)條件下處理模擬印染廢水的平均脫色率可達(dá)71.2% 。</p><p>　　3.3 Fenton氧化-活性炭吸附聯(lián)合處理模擬印染廢水</p><p>　　基于前期實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定 單獨(dú)Fenton氧化和單獨(dú)活性炭吸

77、附的最佳條件，在最佳條件下采用三種不同組合方式處理印染廢水，結(jié)果見(jiàn)表6。</p><p>　　表6 不同組合方式實(shí)驗(yàn)結(jié)果</p><p>　　結(jié)果表明，F(xiàn)enton氧化和活性炭吸附同時(shí)處理脫色率最高為88.5% 。因此，在Fenton試劑中加入活性炭對(duì)Fenton反應(yīng)有催化作用，可以顯著提高脫色率。</p><p><b>　　4. 結(jié)論</b>

78、;</p><p>　　本次實(shí)驗(yàn)對(duì)模擬印染廢水分別進(jìn)行了Fenton氧化法處理，活性炭吸附法處理以及Fenton氧化-活性炭吸附聯(lián)合處理三種方式，通過(guò)確定最佳反應(yīng)條件，再進(jìn)行組合，達(dá)到最高的脫色率。</p><p>　?。?）正交實(shí)驗(yàn)確定Fenton法處理模擬印染廢水的最佳條件為：Fe2+：0.05g·L-1;H2O2：40ml·L-1；處理時(shí)間40min；pH值3，脫

79、色率為69.3% 。</p><p>　?。?） 活性炭處理模擬印染廢水的最佳條件為：活性炭投加量0.4g·L-1；處理時(shí)間40min；pH值2-3之間，脫色率為71.2% 。</p><p>　?。?）最佳條件下采用三種不同組合方式，F(xiàn)enton氧化和活性炭吸附同時(shí)處理脫色率為88.5% ；先Fenton氧化再活性炭吸附脫色率為60.2% ；先活性炭吸附再Fenton氧化脫色率

80、為73.9% 。</p><p>　　（4）活性炭對(duì)Fenton反應(yīng)有催化作用，可以顯著提高脫色率。</p><p>　?。?）采用Fenton氧化-活性炭吸附組合處理印染廢水，具有較好的脫色效果。該方法操作簡(jiǎn)單，容易控制，所以值得進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]

81、 武福平,張國(guó)珍等.組合Fenton法處理彈藥銷(xiāo)毀藥水[J].工業(yè)用水與廢水,2006,(12):13-19</p><p>　　[2] 王春敏,吳少艷等.Fenton試劑-活性炭吸附處理焦化廢水的研究[J].沈陽(yáng)化工,2006,35(7):388-391</p><p>　　[3]李亞峰,王春敏等.Fenton氧化與吸附法聯(lián)合處理焦化廢水的研究[J].沈陽(yáng)建筑大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),20

82、05,21(4):354-357</p><p>　　[4] 鄧洪軍.Fenton試劑與其他技術(shù)聯(lián)合在廢水處理中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古電大學(xué)刊,2007,(2):39-45</p><p>　　[5] 史紅香,胡曉敏.Fenton試劑氧化處理印染廢水的實(shí)驗(yàn)研究[J].工業(yè)水處理,2006,(4):67-71</p><p>　　[6] 湯烜,李滬萍等.活性炭-Fent

83、on試劑聯(lián)合處理頭孢噻肟鈉廢水實(shí)驗(yàn)研究[J].化工科技,2008,16(2):10-12</p><p>　　[7] 張小璇,葉李藝,沙勇等.活性炭吸附法處理染料廢水[J].廈門(mén)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005,44(4):3-10</p><p>　　[8] 吳薩日娜,武志云.印染廢水的常用脫色方法[J].紡織信息周刊,2005,21:5</p><p>　　[9

84、] 祁佩時(shí),王娜等.Fenton 氧化-活性炭吸附協(xié)同深度處理抗生素制藥廢水研究[J].凈水技術(shù),2008,27(6):38-41</p><p>　　[10] 伏廣龍.芬頓試劑與活性炭協(xié)同處理含酚廢水的研究[J].江蘇化工,2008,36(J):43-45</p><p>　　[11] 朱洪濤.Fenton氧化-活性炭吸附組合處理印染廢水的研究[J].科技信息,2010,30:109-1

85、10</p><p>　　[12] 戴日成,張統(tǒng),郭茜等.印染廢水水質(zhì)特征及處理技術(shù)綜述[J].給水排水,2000,26(10):5-7</p><p>　　[13] 朱保家.印染廢水吸附脫色技術(shù)的研究發(fā)展[J].沿海企業(yè)與科技,2003,2:13．</p><p>　　[14] 周雪怡.混凝-活性炭吸附處理酸性印染廢水的研究[J].中國(guó)給水排水,1998,15(2