公維潔，卓先勤，陳春華

（海南熱帶海洋學(xué)院，海南三亞572022）

堿法制備甘蔗渣活性炭對(duì)有機(jī)實(shí)驗(yàn)室廢水吸附處理效果研究

公維潔，卓先勤，陳春華

（海南熱帶海洋學(xué)院，海南三亞572022）

采用堿法制備甘蔗渣活性炭，采用光譜法研究海南當(dāng)?shù)馗收嵩钚蕴繉?duì)有機(jī)實(shí)驗(yàn)室廢水的處理能力，并討論不同濃度NaOH溶液對(duì)活性炭吸附性能的影響。結(jié)果表明，用0.5 mol/L NaOH溶液活化制得的甘蔗渣活性炭處理有機(jī)廢水的效果最好，其粒徑限定在100～120目為宜。

有機(jī)廢水；甘蔗渣；活性炭；最佳濃度

0 引言

實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的有機(jī)廢液含有大量殘液和廢溶劑，其主要成分為醇、酚、醛、醚、酮、烷烴、鹵代烴、苯環(huán)系等有機(jī)污染物。這些有機(jī)污染廢液若隨意排放，不但影響人體健康，還會(huì)加大污水治理難度，同時(shí)也會(huì)使水體環(huán)境在一定程度上受到污染，導(dǎo)致水質(zhì)惡化。

2007年，宣曉梅等人[1]用Fenton-粉煤灰聯(lián)合法來(lái)處理有機(jī)實(shí)驗(yàn)室高濃度廢水，去除率達(dá)到90%。2011年，陳碧芬等人[2]采用臭氧電暈協(xié)同處理高濃度有機(jī)實(shí)驗(yàn)室廢水，處理后廢水的可生化性得到很大提高。2012年，高雪丹等人[3]用鐵炭微電解-Fenton氧化聯(lián)合處理高濃度有機(jī)實(shí)驗(yàn)室廢水，廢水COD總?cè)コ蔬_(dá)48.32%。2013年，屈軍艷等人[4]用椰殼、香蕉皮、香蕉莖桿、香蕉葉、甘蔗渣活性炭和普通木炭活性炭處理有機(jī)實(shí)驗(yàn)室廢水，利用光譜法和高錳酸鉀法相對(duì)比，得出甘蔗渣活性炭處理有機(jī)實(shí)驗(yàn)室廢水效果最好，粒徑限定在100～120目。在此基礎(chǔ)上，對(duì)制備甘蔗渣活性炭中活化劑的選擇和最佳用量進(jìn)行了研究，并討論其對(duì)不同有機(jī)實(shí)驗(yàn)室廢水的處理效果。

1 材料和設(shè)備

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)備

氫氧化鈉、甲苯、苯、丙酮、乙酸乙酯、苯酚、環(huán)氧氯丙烷、正己烷，以上試劑均為分析純。

甘蔗渣，海南當(dāng)?shù)胤N植的甘蔗壓榨所得，購(gòu)于三亞市第一市場(chǎng)。

分析天平，沈陽(yáng)龍騰電子有限公司產(chǎn)品；調(diào)溫電熱套，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司產(chǎn)品；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、真空干燥箱，金壇市盛藍(lán)儀器制造有限公司產(chǎn)品；雙光束紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)方法

（1）甘蔗渣樣品初步處理。隨機(jī)挑選幾根甘蔗，去皮，切段，清洗，用壓榨機(jī)壓榨得到甘蔗渣。將甘蔗渣去節(jié)，切成小塊，用自來(lái)水反復(fù)清洗，于熱水中煮沸5～10 min，濾出，再用去離子水清洗，反復(fù)2～3次，瀝干水分，置于70℃的鼓風(fēng)干燥箱中烘至完全干燥，備用。

（2）活性炭的制備。①炭粒的制取[4]。取適量干燥后的甘蔗渣，切碎，裝入規(guī)格為30 mm×200 mm的硬質(zhì)試管中，在試管兩端塞上棉團(tuán)，再塞上帶有導(dǎo)管的橡皮塞，然后用酒精噴燈加熱，同時(shí)不斷轉(zhuǎn)動(dòng)試管并移動(dòng)噴燈，直到不再產(chǎn)生氣體或見(jiàn)炭粒加熱至紅熾即可。將炭化甘蔗渣充分研磨，過(guò)篩（100～120目），得甘蔗渣炭粒。②炭粒的活化。取炭粒若干，平均分成5份于燒杯中，各加入50 mL一系列濃度的NaOH溶液（料液比為1∶20）[5-6]，加熱至溶液呈淡黃色，煮沸15 min，棄去溶液，再倒入相應(yīng)濃度的NaOH溶液煮沸15 min；冷卻后過(guò)濾，用蒸餾水洗滌2～3次，再將炭粒倒入另一個(gè)干凈的、盛有50 mL蒸餾水的燒杯中，煮沸15 min，棄去溶液，再換蒸餾水反復(fù)煮沸，用pH值試紙檢驗(yàn)至中性，再把含有炭粒的溶液過(guò)濾[4]。③活性炭的干燥。將上述過(guò)濾后的活性炭粒置于干凈的蒸發(fā)皿中，于105℃干燥箱中干燥3～4 h。然后將其裝入一個(gè)干燥、潔凈的瓶中保存，備用。

（3）樣品的預(yù)處理和測(cè)定。取6份完全相同的有機(jī)實(shí)驗(yàn)室廢水樣品（主要含有甲苯、苯、乙酸乙酯、丙酮、環(huán)氧氯丙烷、苯酚等有機(jī)物質(zhì)），每份30 mL，編號(hào)為1～6，其中1號(hào)為空白對(duì)照，向2～6號(hào)中分別加入用濃度為0.1，0.5，1.0，1.5，2.0 mol/L NaOH溶液活化制得相同粒度的甘蔗渣活性炭各1 g，靜置2 h，過(guò)濾，對(duì)濾液和1號(hào)樣品以紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)于波長(zhǎng)200～700 nm波段進(jìn)行掃描，比較相同吸收峰的變化。根據(jù)廢水處理效果，得出活化劑NaOH溶液的最佳濃度范圍。

1.3 測(cè)定方法

按上述1.2（2）步驟制備甘蔗渣活性炭，其中活化劑NaOH溶液的最佳濃度范圍由預(yù)試驗(yàn)所得，以0.1 mol/L為梯度配制0.1，0.2，0.3，0.4，0.5 mol/L一系列濃度的NaOH溶液。

（1）活性炭處理有機(jī)實(shí)驗(yàn)室廢水。取6份完全相同的含有酚為主要有機(jī)污染物的有機(jī)實(shí)驗(yàn)室廢水樣品，每份30 mL，編號(hào)為1～6，其中1號(hào)為空白對(duì)照，向2～6號(hào)中分別加入上述用不同濃度NaOH溶液活化制得相同粒度的甘蔗渣活性炭各1 g，靜置2 h，然后過(guò)濾，對(duì)濾液和1號(hào)樣品進(jìn)行檢測(cè)。

再分別取含有酮、苯環(huán)系、烷烴、酯等為主要有機(jī)污染物的有機(jī)實(shí)驗(yàn)室廢水各6份，每份30 mL，按上述方法操作，對(duì)比處理效果。

（2）需檢測(cè)樣品中有機(jī)物濃度的測(cè)定。取試驗(yàn)中所需檢測(cè)的溶液，以紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)于波長(zhǎng)200～700 nm波段進(jìn)行掃描，比較相同吸收峰的變化。從而判斷加入不同濃度活化劑NaOH溶液制得的甘蔗渣活性炭對(duì)此類有機(jī)實(shí)驗(yàn)室廢水處理效果影響的優(yōu)劣，得出最佳方案。

2 結(jié)果與分析

2.1 樣品預(yù)處理結(jié)果及分析討論

分別以0.1，0.5，1.0，1.5，2.0 mol/L的NaOH溶液為活化劑制備甘蔗渣活性炭，用于處理有機(jī)實(shí)驗(yàn)室廢水。

不同濃度NaOH活化劑制備活性炭處理有機(jī)廢水紫外-可見(jiàn)光譜比較見(jiàn)圖1。

圖1 不同濃度NaOH活化劑制備活性炭處理有機(jī)廢水紫外-可見(jiàn)光譜比較

由圖1可知，制備甘蔗渣活性炭所用活化劑NaOH溶液的最佳濃度范圍為0.1～0.5 mol/L。

2.2 不同濃度NaOH溶液制得的甘蔗渣活性炭對(duì)有機(jī)實(shí)驗(yàn)室廢水處理效果

分別以0.1，0.2，0.3，0.4，0.5 mol/L NaOH溶液為活化劑制得的甘蔗渣活性炭，處理含有酚類、酮類、苯環(huán)系類、烷烴類和酯類有機(jī)實(shí)驗(yàn)室廢水，并使用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)于波長(zhǎng)200～700 nm波段進(jìn)行掃描，比較相同吸收峰的變化，結(jié)果如下。

2.2.1 對(duì)含酚類有機(jī)實(shí)驗(yàn)室廢水處理效果

分別用甘蔗渣活性炭1 g處理30 mL含酚類有機(jī)實(shí)驗(yàn)室廢水2 h。

含酚類廢水紫外-可見(jiàn)光譜比較見(jiàn)圖2。

圖2 含酚類廢水紫外-可見(jiàn)光譜比較

由圖2可知，不同濃度NaOH溶液活化制得的甘蔗渣活性炭對(duì)含酚類有機(jī)廢水的處理效果有著明顯不同。用0.5 mol/L NaOH溶液活化制得的甘蔗渣活性炭處理后的含酚類有機(jī)廢水吸收峰最小，處理效率最高。

2.2.2 對(duì)含酮類有機(jī)實(shí)驗(yàn)室廢水處理效果

用甘蔗渣活性炭各1 g處理30 mL含酮類有機(jī)實(shí)驗(yàn)室廢水2 h。

含酮類廢水紫外-可見(jiàn)光譜比較見(jiàn)圖3。

圖3 含酮類廢水紫外-可見(jiàn)光譜比較

由圖3可知，用0.5 mol/L NaOH溶液活化制得的甘蔗渣活性炭處理含酮類有機(jī)廢水的效果比其他幾個(gè)處理的效果要好得多。

2.2.3 對(duì)含苯環(huán)系類有機(jī)實(shí)驗(yàn)室廢水處理效果

分別用甘蔗渣活性炭1 g處理30 mL含苯環(huán)系類有機(jī)實(shí)驗(yàn)室廢水2 h。

含苯環(huán)系類廢水的紫外-可見(jiàn)光譜比較見(jiàn)圖4。

圖4 含苯環(huán)系類廢水的紫外-可見(jiàn)光譜比較

由圖4可知，吸收峰隨著廢水中含苯環(huán)系有機(jī)物質(zhì)的減少呈降低趨勢(shì)，用0.5 mol/L NaOH溶液活化制得甘蔗渣活性炭處理后的含苯環(huán)系類有機(jī)廢水吸收峰最小，處理效率最高。

2.2.4 對(duì)含烷烴類有機(jī)實(shí)驗(yàn)室廢水處理效果

分別用甘蔗渣活性炭1 g處理30 mL含烷烴類有機(jī)實(shí)驗(yàn)室廢水2 h。

烷烴類廢水的紫外-可見(jiàn)光譜比較見(jiàn)圖5。

由圖5可知，用0.5 mol/L NaOH溶液活化制得甘蔗渣活性炭處理后的含烷烴類有機(jī)廢水吸收峰最低，處理效果明顯好于其他幾種濃度活化制得的活性炭。

2.2.5 對(duì)含酯類有機(jī)實(shí)驗(yàn)室廢水處理效果

分別用甘蔗渣活性炭1 g處理30 mL含酯類有機(jī)實(shí)驗(yàn)室廢水2 h。

圖5 烷烴類廢水的紫外-可見(jiàn)光譜比較

含酯類廢水的紫外-可見(jiàn)光譜比較見(jiàn)圖6。

圖6 含酯類廢水的紫外-可見(jiàn)光譜比較

由圖6可知，同樣是用0.5 mol/L NaOH溶液活化制得甘蔗渣活性炭處理后的含酯類有機(jī)廢水吸收峰最小，也就是說(shuō)其吸附效果最好。

3 結(jié)論

經(jīng)過(guò)對(duì)以上幾種不同濃度NaOH溶液活化制得的甘蔗渣活性炭處理不同類別有機(jī)廢水的結(jié)果分析，可以得出以下結(jié)論。

（1）用濃度為0.5 mol/L的NaOH溶液作為活化劑，制得的甘蔗渣活性炭處理有機(jī)廢水的效果最好。

（2）活化劑NaOH的濃度是影響甘蔗渣活性炭吸附性能的重要因素，隨著NaOH濃度的增加，活性炭的吸附性能未呈規(guī)律變化，這與NaOH活化法的活化機(jī)理有關(guān)[4]。

（3）通過(guò)對(duì)不同類有機(jī)實(shí)驗(yàn)室廢水進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)活化劑NaOH的濃度對(duì)不同類的有機(jī)實(shí)驗(yàn)室廢水處理效果影響不大。

（4）甘蔗渣作為一種廢棄物制成活性炭用來(lái)處理有機(jī)實(shí)驗(yàn)室廢水，能夠達(dá)到以廢治廢的目的，具有方法簡(jiǎn)單、操作方便、成本低的特點(diǎn)。

[1]宣曉梅，金朝暉.粉煤灰吸附-Fenton氧化聯(lián)合處理高濃度有機(jī)實(shí)驗(yàn)室廢水[J].環(huán)境衛(wèi)生工程，2007，15（1）：18-24.

[2]陳碧芬，董艷杰，彭振博，等.臭氧電暈協(xié)同處理有機(jī)實(shí)驗(yàn)室廢水的研究[J].寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，15（2）：53-56.

[3]高雪丹，李占臣.鐵炭微電解吸附-Fenton氧化聯(lián)合處理高濃度有機(jī)實(shí)驗(yàn)室廢水的研究[J].河北化工，2012，35（12）：61-64.

[4]屈軍艷，胡成，殷明義，等.幾種生物質(zhì)活性炭處理有機(jī)實(shí)驗(yàn)室廢水的研究[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2013，16（1）：34-37.

[5]荊汝壹，白陽(yáng)，劉微，等.NaOH活化法制備高比表面積稻殼活性炭[J].材料導(dǎo)報(bào)，2010，24（16）：466-468.

[6]邢寶林，諶倫建，張傳祥，等.NaOH活化法制備煤基活性炭的研究[J].煤炭轉(zhuǎn)化，2010，33（1）：69-73.◇

Studies on Threatment of Liquid Organic Wastes from Organic Lab with Bagasse-based Activated Carbon Prepared by Base Method

GONG Weijie，ZHUO Xianqin，CHEN Chunhua
（School of Hainan Tropical Ocean University，Sanya，Hainan 572022，China）

This paper studies the technology of activated carbon from bagasse by base method，and discusses different concentrations of NaOH solution effect of activated carbon.The results show that bagasse activated carbon using 0.5 mol/L NaOH solution has the best performance on the treatment of liquid organic wastes and the suitable size of which is 100～120 mesh.

liquid organic wastes；bagasse；activated carbon；optimum concentratio

X703

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.08.003

1671-9646（2017）08a-0009-03

2017-06-01

三亞市院地科技合作項(xiàng)目（2015YD37）。

公維潔（1982—），女，碩士，實(shí)驗(yàn)師，研究方向?yàn)椴牧匣瘜W(xué)。