改性活性炭去除再生利用水中溶解氧的研究.pdf

1、山西省是水資源嚴重匱乏的省份，太原市作為能源和化工基地，工業(yè)用水量非常大。如果可以將達標排放的城市污水進行再生利用供做工業(yè)用水，既可以實現(xiàn)污水再生利用，同時也可以解決太原市的水資源短缺問題。然而建設專門的輸送再生利用水的管網(wǎng)需要的投資很大。在我國北方的大部分地區(qū)，冬季氣溫較低，人們主要通過供熱管道集中供暖來提高室內(nèi)溫度。然而一年只有4-5個月左右的供暖周期，其余時間供熱管道都是閑置的。達標排放的城市污水經(jīng)過適當處理后的水質(zhì)接近城市熱力網(wǎng)

2、設計規(guī)范要求，就可以通過太原市集中供熱管網(wǎng)輸送，用于工業(yè)用水。但是前提條件是不能對原有的熱力管網(wǎng)系統(tǒng)造成管道腐蝕，影響后續(xù)的供熱，造成管道腐蝕的原因最主要的是氧腐蝕，其次還有氯離子（Cl-）等的腐蝕，故污水再生水的溶解氧（DO）去除顯得非常重要，傳統(tǒng)去除DO的方法有物理法、化學法和催化法，催化法由于反應迅速但是不增加有毒物質(zhì)進入水體而受到廣泛的關注。
　　本論文利用高壓水熱、等體積浸漬法和高壓水熱與等體積浸漬聯(lián)合法對原料活性炭（R

3、AC）進行改性以后用做催化劑，同時加入聯(lián)氨與再生水中的溶解氧進行反應，考察溶解氧的去除效果。結(jié)果表明：270℃下對活性炭進行高壓水熱改性，溶解氧去除效果最好，去除率為53.07％；等體積浸漬法選用溶液浸漬原料活性炭，浸漬溫度60℃、浸漬時間3h、金屬負載量5%時，溶解氧去除效果最佳，去除率為85.92%；聯(lián)合法改性時，對原料活性炭先進行高壓水熱改性再進行等體積浸漬改性，去除效果最佳，去除率可以達到98.56%。
　　實驗選取效果最

4、佳的改性活性炭做催化劑（GS270-5-Ni-60-3），在靜態(tài)條件下考察溫度、pH值、催化劑投加量等操作條件對實驗結(jié)果的影響。在動態(tài)條件下考察流速對實驗結(jié)果的影響。結(jié)果表明：溫度越高，反應速度越快，溶解氧去除率也越高，45℃時溶解氧去除效果最好，反應開始20h后溶解氧去除率就達到99.46%；堿性條件有利于改性活性炭催化聯(lián)氨去除溶解氧，pH=13可以達到最佳的除氧效果，反應開始20h后溶解氧去除率達到99.64%；催化劑量選取7g/L

5、時反應最快，溶解氧去除效果最佳，反應開始20h后溶解氧去除率達到99.64%；流速為5L/h，DO去除效果最佳，溶解氧去除率可以達到98.74%。通過正交試驗篩選出的改性活性炭催化去除再生水中溶解氧的最佳反應條件是：溫度45℃，pH=13，流速5L/h，催化劑量7g/L，去除率可以達到99.82%。
　　同時本論文運用低溫N2吸附法、SEM和FTIR等手段對活性炭改性前后及反應前后的的樣品進行分析表征。氮氣低溫吸附法表明：高壓水熱

6、法可以改善活性炭孔隙結(jié)構(gòu)，原先被堵塞的微孔被打開，部分微孔被拓展成中孔，比表面積、平均孔徑、總孔容積、中孔容積、微孔容積和微孔面積分別增加了、、、、和，先浸漬后高壓水熱聯(lián)合改性后的活性炭的中孔數(shù)量、中孔容積、總孔容積和比表面積等各項表征數(shù)據(jù)均比先高壓后浸漬聯(lián)合改性后要高，負載金屬的量后者比前者多；經(jīng)過反應后，微孔容積、中孔容積都有所下降，但是微孔容積下降的更多，說明微孔在溶解氧的去除過程中起的作用比較大，中孔次之；通過SEM及EDS元素

7、分析表明：聯(lián)合改性結(jié)合了兩種單一改性法的優(yōu)勢，先經(jīng)過高壓改性后活性炭孔徑變大，孔結(jié)構(gòu)分布均勻，然后再進行浸漬改性時，負載的Ni含量相比單一浸漬改性有很大程度的提高；通過FTIR表征發(fā)現(xiàn)：高壓水熱改性、浸漬改性和聯(lián)合法改性基本不會引起活性炭表面官能團種類的變化，但是可以引起官能團數(shù)量的變化，尤其可以使得有利于催化反應的NH和C-O-C-O-C官能團數(shù)目增加。
　　本論文對改性活性炭的制備以及去除水中溶解氧的實際反應條件和反應機理進行