超声波再生吸附饱和活性炭的试验研究

• 作 者: 朱金凤
• 机 构: 兰州交通大学
• 出 处: 兰州交通大学
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 超声波 吸附性能 活性炭 孔隙结构

近年来，我国经济发展迅速，但是与之相对应的城市污水和工业废水的治理速度并未赶上飞速发展的国民经济速度，活性炭作为一种优质的吸附材料，其丰富的孔隙结构及其巨大的比表面积都决定了其具有良好的吸附性能，加之强度好、不易被酸、碱等物质腐蚀的特性被广泛的应用于水处理领域。但随着活性炭的使用量不断增加，活性炭再生问题随之而来，活性炭的价格昂贵，若使用一次便将之丢弃，将会造成巨大的资源浪费，同时还会带来二次污染问题。研究人员对活性炭的再生做了很多的研究，提出了例如热再生、生物再生、微波辐照再生等很多切实有效的再生方法，但实际应用后发现都存在着诸多问题，如再生成本过高，无法工业化推广，再生效率低，再生时炭损失较大等问题。本论文提出利用超声波再生方法处理吸附饱和活性炭。在实验室条件下选取具有代表性的有机物苯酚和重金属镍作为吸附剂，分别用动态和静态及静态与动态相结合的吸附方法，让活性炭尽可能的达到吸附平衡点。用超声法对吸附饱和的活性炭进行再生实验，研究影响活性炭再生效果的因素，通过对超声仪器的改造，分别利用双频和单频进行超声再生研究，探索出一套经济可行的超声再生仪器，对超声波再生活性炭的机理进行初步的探讨，为超声波再生活性炭工艺的可行性、工艺推广的经济上的合理性及实际工程的应用提供理论依据，为超声波活性炭再生技术的推广奠定实验室基础，为节约资源、保护环境、水处理领域做出自己的贡献。　　通过超声波作用对活性炭表面官能团影响实验研究，结果表明超声波作用对活性炭表面官能团影响较小，说明超声作用并未对活性炭的结构产生实质性改变。通过超声再生活性炭吸附镍实验研究，结果表明超声作用对吸附镍饱和的活性炭具有一定的再生效果，但效果不明显，解吸率仅为15.75％。超声再生活性炭吸附苯酚实验研究，该实验分别从超声作用时间、超声再生时再生液温度、超声再生时再生液种类的改变、超声再生时更换再生液次数、超声再生时改变单频超声频率和超声再生时组合双频等几个方面对超声波再生吸附苯酚饱和活性炭的再生效果进行了实验研究，最终确定了超声再生的最佳时间为20min，再生液温度为30℃时超声效果最好，超声再生液为浓度是0.25mol/L的氢氧化钠溶液时超声再生效果也有明显的提高，超声频率在45KHz双频组合下超声效果最好。超声发生器装置的探讨和研究实验，我们通过实验发现超声发生器对超声再生的效果会有很大的影响，因此通过对超声发生器装置的研究我们对其进行了改良，并通过实验进行了验证，当超声发生器位于超声反应装置的不同部位时，会产生不同的超声声场，不同的超声声场对超声再生活性炭的解吸产生不同的作用，实验发现当两组超声发生器分别位于超声反应器的邻位时，在双频45KHz超声再生作用下对活性炭的再生效率可提高五个百分点。　　同时论文分别从饱和活性炭的实验室制备、超声再生实验的影响因素、活性炭吸附污染物复杂程度、超声发生器安装位置对再生效果的影响、炭损失、超声再生机理等多个方面提出了本课题论文的不足和有待发展的方向。