亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        磁性活性炭催化臭氧氧化苯酚廢水

        2018-10-24 12:42:08李華昌
        四川環(huán)境 2018年5期
        關(guān)鍵詞:實(shí)驗(yàn)

        魯 濤,李華昌,陳 瀅,劉 敏,馬 驛

        (1.四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院,成都 610065;2.中國(guó)石油化工股份有限公司西南油氣分公司采氣二廠,四川 閬中 637400)

        1 引 言

        苯酚是一類具有中等毒性的原生質(zhì)毒物,會(huì)對(duì)肝和腎的功能造成損害甚至?xí)种浦袠猩窠?jīng)。目前,許多國(guó)家和機(jī)構(gòu)已經(jīng)將苯酚列入優(yōu)先控制污染物名單并對(duì)它的含量提出了嚴(yán)格要求[1]。含酚廢水的處理方法主要有生物法、物理法以及化學(xué)法。生物法處理周期長(zhǎng)且占地面積大,故生物法不適宜含酚廢水的現(xiàn)場(chǎng)處理;物化法處理后易造成二次污染,進(jìn)一步處理會(huì)大幅度提高處理成本[2];高級(jí)氧化技術(shù)在處理難降解有機(jī)物時(shí)具有反應(yīng)速率快、去除率高、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)[3]。其中臭氧由于其氧化還原電位(2.07V)較高、二次污染小、工藝條件相對(duì)溫和穩(wěn)定等特點(diǎn)被廣泛研究。但單純的臭氧氧化對(duì)難降解有機(jī)物的降解能力有限,很難將有機(jī)物完全礦化[4]。最近研究者們通過在臭氧反應(yīng)系統(tǒng)中加入催化劑來克服單純臭氧氧化有機(jī)污染物時(shí)具有選擇性、不完全礦化等缺點(diǎn)[5]。粉末活性炭(PAC)因?yàn)楸缺砻娣e大和其表面特性而具有較強(qiáng)的吸附和催化能力[6]而受到廣泛關(guān)注,但PAC很難與處理水分離不僅影響處理出水水質(zhì)還導(dǎo)致粉末活性炭流失率高。目前學(xué)者們將鐵氧化物負(fù)載在PAC上獲得磁性活性炭催化臭氧氧化廢水[7-8]并取得了很好的催化效果。但是磁性活性炭在使用時(shí)(特別是酸性條件下)會(huì)存在鐵離子浸出的問題。因此本實(shí)驗(yàn)采用化學(xué)共沉淀法制備磁性活性炭,一方面利用臭氧較強(qiáng)的氧化性來降解有機(jī)物,另一方面又利用PAC較強(qiáng)的吸附與催化能力(促使臭氧產(chǎn)生氧化性更強(qiáng)的羥基自由基等),以及鐵氧化物負(fù)載在其上會(huì)進(jìn)一步提升其催化和分離效果[9]。分析了磁性活性炭的表面特性,對(duì)磁性活性炭催化臭氧氧化的影響因素做了考察,并特別考察了該材料在沒有再生情況下反復(fù)利用的去除效果和鐵離子的浸出情況。

        2 實(shí)驗(yàn)材料及方法

        2.1 材料

        本實(shí)驗(yàn)所用苯酚、氫氧化鈉、氨水、氯化銨、鹽酸、硫酸、氯化鐵、氯化亞鐵、4-氨基安替比林、鐵氰化鉀由成都市科龍化工試劑廠提供,均為分析純無需進(jìn)一步純化即可使用;實(shí)驗(yàn)用水均為純水;粉末活性炭由成都市科龍化工試劑廠提供。

        2.2 實(shí)驗(yàn)裝置

        磁性活性炭催化臭氧氧化系統(tǒng)如圖1所示,系統(tǒng)主要由四個(gè)部分組成:氣源、臭氧發(fā)生器、反應(yīng)器和尾氣吸收裝置。

        2.3 磁性活性炭的制備方法

        在制備磁性活性炭時(shí)先將PAC在5%的鹽酸溶液中浸泡過夜,再用去離子水沖洗至出水pH值為7~8后干燥。然后稱取5.43 g FeCl3·6H2O及2.00 g FeCl2·4H2O,配置Fe3+∶Fe2+=2∶1的混合溶液,加入2.33g PAC,將混合液攪拌混勻1h。待混合液混合均勻后,使用恒溫水浴鍋控制混合液溫

        1-氧氣罐;2-臭氧發(fā)生器;3-流量計(jì);4-反應(yīng)器;5-尾氣吸收裝置;6-取樣口;7-微孔曝氣頭圖1 催化臭氧氧化系統(tǒng)裝置Fig.1 Diagram of catalytic ozone oxidation system device

        度為70℃并攪拌,同時(shí)逐滴將50 ml的NaOH溶液(5M)滴入混合液中,反應(yīng)時(shí)間1h。反應(yīng)完成后,將混合液在100℃下陳化2h,磁性分離取出沉淀的固體產(chǎn)物,并在鼓風(fēng)干燥箱中烘干。最后將烘干后的固體用去離子水反復(fù)混合-磁性分離洗滌,洗至上清液呈中性,再次在烘箱中烘干作為載磁活性炭材料備用。

        2.4 磁性活性炭催化臭氧氧化實(shí)驗(yàn)及表征分析方法

        實(shí)驗(yàn)時(shí)取200 mL廢水(pH=9,苯酚濃度=200mg/L)至500 mL三口燒瓶,在恒溫25℃的條件下加入磁性活性炭(3g/L)的同時(shí)通入臭氧(0.2L/min),在設(shè)定的時(shí)間間隔取3mL水,用0.45μm濾膜過濾后測(cè)定出水苯酚濃度。在上述實(shí)驗(yàn)條件下通過單因素實(shí)驗(yàn)考察磁性活性炭投加量(1g/L、2g/L、3g/L、4g/L)、臭氧流量(0.2L/min、0.4L/min、0.6L/min、0.8L/min、1.0L/min)和廢水初始pH(3、6、9、11)對(duì)廢水的苯酚的去除率影響。每組實(shí)驗(yàn)做三個(gè)平行。

        苯酚去除率:式中:C0——初始苯酚濃度(mg/L);Ce——出水苯酚濃度(mg/L)。

        將磁性活性炭用真空濺射鍍膜機(jī)噴金處理60s后,用德國(guó)LEO 1530型掃描電子顯微鏡觀察材料表面形貌并進(jìn)行元素分析。在523.15K下脫氣4h,然后以N2為吸附質(zhì)進(jìn)行吸附-脫附試驗(yàn),通過V-Sord 2800P比表面積及孔徑分析儀測(cè)定材料比表面積和孔徑大小。通過P/P0=0.02~0.15之間區(qū)域線性分析獲得BET值??讖絼t通過Barrett-Joyner-Hallenda (BJH)技術(shù)對(duì)脫附熱力學(xué)曲線的計(jì)算獲得。苯酚濃度依據(jù)《HJ 503-2009 水質(zhì) 揮發(fā)酚的測(cè)定 4-氨基安替比林分光光度法》中的方法測(cè)定。溶液中總鐵濃度依據(jù)《水質(zhì) 鐵的測(cè)定 鄰菲啰啉分光光度法(試行(HJ/T 345- 2007)》測(cè)定。

        3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

        3.1 磁性活性炭的表征

        3.1.1 SEM分析

        圖2分別為PAC和FPAC的SEM圖。可以發(fā)現(xiàn),PAC材料的顆粒粒徑分布不均勻,顆粒表面有棱且光滑無附著物,而FPAC與PAC具有相同的表面性質(zhì),但明顯更加粗糙且有固體小顆粒的附著。

        圖2 掃描電鏡圖Fig.2 SEM images

        3.1.2 表面元素分析

        如圖3采用EDX能譜分析PAC與FPAC吸附材料表面的元素組成,結(jié)果表明PAC和FPAC中C、O、Fe重量百分比分別為87.30%、12.70%、0%和60.96%、20.22%、18.82%,可以發(fā)現(xiàn)相對(duì)于PAC,在FPAC上出現(xiàn)了Fe元素,說明材料負(fù)載成功。

        圖3 PAC/FPAC表面EDX分析Fig.3 EDX analysis of PAC/FPAC

        3.1.3 比表面積及孔徑分析

        測(cè)量結(jié)果表明PAC和FPAC的比表面積(m2/g)、總孔體積 (cm3/g)、總孔平均直徑(nm)分別為1 838.7、0.89、2.35和778.95、0.57、3.67,可以發(fā)現(xiàn)PAC在負(fù)載鐵氧化物之后比表面積與總孔體積下降明顯,而總孔平均直徑卻有所提高。

        3.1.4 磁分離性能

        如圖4所示,1min后,F(xiàn)PAC和處理水已經(jīng)有明顯的分離效果;10min后,F(xiàn)PAC完全沉淀,但是未負(fù)載鐵的PAC材料分離效果不明顯??梢姡?fù)載上鐵氧化物的PAC,分離性能優(yōu)良,遠(yuǎn)好于普通PAC。

        3.2 磁性活性炭投加量的影響

        如圖5所示隨著FPAC投加量的增加,在反應(yīng)前期苯酚的去除率也隨之增加,當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到30min時(shí)苯酚的去除率均能達(dá)到96.00%以上,彼此之間差距較小。任百祥等采用磁性活性炭催化臭氧氧化降解水中甲基橙時(shí)也發(fā)現(xiàn)了類似現(xiàn)象[7]。這主要是因?yàn)殡S著投加量的增加,系統(tǒng)內(nèi)的磁性活性炭表面活性點(diǎn)位也隨之增加。一方面創(chuàng)造了良好的吸附環(huán)境,促進(jìn)系統(tǒng)中苯酚被吸附去除,另一方面促使更多的臭氧分子轉(zhuǎn)化為氧化性更強(qiáng)的羥基自由基[10]。

        圖4 FPAC的磁分離性能Fig.4 Magnetic separation performance of FPAC

        圖5 FPAC的不同投加量對(duì)苯酚Fig.5 The influence of different dosage of FPAC on phenol removal rate

        3.3 臭氧流量的影響

        如圖6所示隨著臭氧流量的增加苯酚的去除率整體呈現(xiàn)上升的趨勢(shì),但是隨著臭氧流量不斷的增加苯酚的去除率增加的越少,特別的由0.8L/min增加到1L/min苯酚的去除率在反應(yīng)前20min反而下降,直到20min后1L/min時(shí)苯酚去除率才大于0.8L/min。當(dāng)臭氧流量為0.8L/min時(shí)反應(yīng)30min后,苯酚的去除率高達(dá)99.80%。這是因?yàn)楦鶕?jù)臭氧與FPAC形成的催化氧化體系[11],高濃度的臭氧將會(huì)產(chǎn)生更多的·OH,提高對(duì)苯酚的氧化能力。

        圖6 臭氧流量對(duì)苯酚去除率的影響Fig.6 Effect of ozone flow rate on removal rate of phenol

        但是當(dāng)臭氧流量提高至0.8L/min乃至更高后,其在混合液中的溶解度基本飽和。除此之外,臭氧濃度超過一定值后,過多的·OH會(huì)相互反應(yīng),使臭氧利用效率降低,從而使苯酚去除率增幅變小[12]。

        3.4 初始pH的影響

        如圖7所示隨著廢水初始pH升高,苯酚去除率隨之增加,當(dāng)反應(yīng)30min后苯酚去除率均能達(dá)到98.23%以上。因?yàn)樵诔粞醴纸膺^程中產(chǎn)生·OH的主要活性組分是過氧化氫的共軛堿——HO2-,而HO2-的產(chǎn)生與溶液的pH值具有十分緊密的聯(lián)系[13]。因此在高pH的條件下,臭氧更易分解為·OH,在堿性條件下,苯酚的存在形態(tài)發(fā)生很大的變化,主要是以酚氧陰離子形式存在,這一形態(tài)更容易發(fā)生反應(yīng)。所以隨著反應(yīng)初始pH的上升廢水中苯酚去除率呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。

        圖7 初始pH值對(duì)苯酚去除率的影響Fig.7 Effect of initial pH value on removal rate of phenol

        3.5 磁性活性炭穩(wěn)定性

        如圖8(a)所示磁性活性炭重復(fù)使用六次后,對(duì)苯酚的去除率仍可達(dá)到98.87%。如圖8(b)所示可以發(fā)現(xiàn)其最大的鐵溶出量為1.34mg/L,流失率僅為0.24%。因此可以發(fā)現(xiàn)磁性活性炭在催化臭氧氧化苯酚廢水時(shí)具有良好的穩(wěn)定性。

        圖8 FPAC重復(fù)使用苯酚去除率的變化(a)鐵溶出量(b)Fig.8 Change of phenol removal rate (a) and the iron dissolution (b) during FPAC reuse

        4 結(jié) 論

        4.1 采用化學(xué)共沉淀法制備出FPAC,經(jīng)SEM、EDX、BET以及BJH分析顯示FPAC上出現(xiàn)了Fe元素,材料負(fù)載成功。

        4.2 在磁力吸引的條件下FPAC十分鐘能完全沉降,F(xiàn)PAC沉降性能良好。

        4.3 廢水的苯酚去除率隨著FPAC投加量、臭氧流量和初始pH的增加而增加。

        4.4 在穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)中,磁性活性炭經(jīng)歷了6次循環(huán)催化過程,期間既不清洗也未再生,但其對(duì)苯酚的去除率始終高于98%,該材料在六次循環(huán)催化使用中,最大的鐵溶出量為1.34mg/L,流失率僅為0.24%,說明材料穩(wěn)定性較好。

        猜你喜歡
        實(shí)驗(yàn)
        我做了一項(xiàng)小實(shí)驗(yàn)
        記住“三個(gè)字”,寫好小實(shí)驗(yàn)
        我做了一項(xiàng)小實(shí)驗(yàn)
        我做了一項(xiàng)小實(shí)驗(yàn)
        記一次有趣的實(shí)驗(yàn)
        有趣的實(shí)驗(yàn)
        微型實(shí)驗(yàn)里看“燃燒”
        做個(gè)怪怪長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)
        NO與NO2相互轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)
        實(shí)踐十號(hào)上的19項(xiàng)實(shí)驗(yàn)
        太空探索(2016年5期)2016-07-12 15:17:55
        日韩精品在线视频一二三| 野外三级国产在线观看| 亚洲香蕉av一区二区蜜桃| 久久精品女同亚洲女同| 日本少妇高潮喷水xxxxxxx| 国产精品99久久久久久宅男| 一本一道AⅤ无码中文字幕| 亚洲中文字幕一区av| 在线观看av片永久免费| 精品国精品无码自拍自在线| 美女高潮流白浆视频在线观看 | 岛国成人在线| 亚洲天堂色婷婷一区二区| 国产亚洲精品97在线视频一| 99久久国产综合精品女图图等你| 色yeye免费视频免费看| 人妻少妇偷人精品久久人妻 | 天天av天天爽无码中文| 伊人不卡中文字幕在线一区二区| 偷拍色图一区二区三区| 欧美成人精品午夜免费影视| 国产99久久久国产精品~~牛| 午夜无码片在线观看影视| 国产亚洲精品A在线无码| 亚洲女人天堂成人av在线| 国产精品高清一区二区三区不卡| 国产嫖妓一区二区三区无码| 国产成人丝袜在线无码| 99久久婷婷国产一区| 中文在线8资源库| 国产91在线免费| 蜜桃码一区二区三区在线观看| 亚洲精品乱码久久久久蜜桃| 国产高潮国产高潮久久久| 一区二区三无码| 极品粉嫩小仙女高潮喷水操av| 无码免费一区二区三区| 精品九九视频| 男女动态91白浆视频| 国产精品久久国产精品99 | 日韩AV无码免费二三区|