電增強(qiáng)活性炭纖維吸附水中部分有機(jī)物的研究.pdf

1、活性炭廣泛應(yīng)用于分離提純各種化工產(chǎn)品、供水凈化和廢水處理中。然而，活性炭吸附的高成本限制了其應(yīng)用的廣度和深度。影響吸附工藝操作成本的主要因素包括吸附速度和吸附容量、再生效率和成本。因此，增強(qiáng)活性炭吸附速度和吸附容量、提高再生效率和減少再生成本是降低吸附工藝操作成本有效途徑，也是目前國(guó)內(nèi)外研究活性炭吸附的主要內(nèi)容。本論文采用一種經(jīng)濟(jì)有效的電化學(xué)方法來增強(qiáng)活性炭纖維的吸附速度和吸附容量，同時(shí)該方法還可以與目前認(rèn)為比較有前景的電化學(xué)再生方法形

2、成一體化的吸附/再生循環(huán)廢水處理工藝。 本論文主要研究了電化學(xué)極化活性炭纖維對(duì)苯酚、苯胺、間甲酚和酸性橙Ⅱ(AO7)吸附速率和吸附容量的變化，分析了電增強(qiáng)吸附作用機(jī)理，建立了電吸附速率方程，并且探索了電增強(qiáng)吸附/再生循環(huán)一體化的可行性。 電化學(xué)極化能夠有效地加速苯酚、苯胺、間甲酚和AO7在活性炭纖維上的吸附速度，各條件下的吸附動(dòng)力學(xué)都符合Lagergren一級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)模型。堿性條件下，700mV電極化時(shí)苯酚的吸附速率常

3、數(shù)較開路時(shí)增加了71％；苯胺、間甲酚和AO7在600mV極化下的吸附速率常數(shù)分別較開路增加了33％、77％和120％。吸附速率的提高主要是由于在電極化作用下吸附親和力的增強(qiáng)和吸附位點(diǎn)數(shù)量的增加。為了反映吸附親和力的增強(qiáng)和吸附位點(diǎn)數(shù)量的增加對(duì)吸附速率的影響，在Lagergren吸附速率方程的基礎(chǔ)上，建立了電吸附速率方程，該方程對(duì)有機(jī)污染物(苯酚、苯胺和間甲酚)的電吸附具有良好的預(yù)測(cè)性能。 電化學(xué)極化也能有效地提高活性炭纖維對(duì)苯酚、

4、苯胺、間甲酚和AO7的吸附量。各極化條件下的吸附等溫線都符合Langmuir和Freundlich吸附等溫模型，但前者具有更好的擬合效果。堿性條件下，700mV電極化可以使苯酚在活性炭纖維上的最大吸附量較開路時(shí)增加近10倍；600mV極化下，苯胺、間甲酚和AO7的最大吸附量較開路時(shí)分別增加了2.04、0.61和1.15倍。電吸附增強(qiáng)主要是由于作用力的增強(qiáng)、結(jié)合狀態(tài)的改變和活性炭纖維表面物理性質(zhì)的改善所引起，不存在電化學(xué)直接氧化或電化學(xué)產(chǎn)

5、生的自由基的間接氧化。 物質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)活性炭纖維的電化學(xué)極化吸附作用具有較大的影響。供電子基團(tuán)的單取代苯，正極化能明顯增強(qiáng)其吸附量；但吸電子基團(tuán)的單取代，正負(fù)極化對(duì)吸附量的影響較??；供體-共軛橋鍵-受體型結(jié)構(gòu)的苯衍生物，正負(fù)極化都使其吸附速率得到加快。 AO7的電化學(xué)增強(qiáng)吸附與再生相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)表明，電增強(qiáng)吸附/再生循環(huán)一體化廢水處理工藝可以實(shí)現(xiàn)。再生電壓為-5V，再生效率可以達(dá)到90％以上，多次電吸附/再生循環(huán)后，再生效率先

6、有一定降低，但三次循環(huán)后幾乎不發(fā)生變化，均保持在70％以上。電增強(qiáng)吸附和再生可以在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，無需拆裝和運(yùn)輸活性炭纖維，這樣就無需熱再生時(shí)的運(yùn)輸和拆裝成本。再生過程中的最大電流僅僅為0.08A，因此再生能耗低。 總之，電化學(xué)極化能夠同時(shí)提高活性炭纖維對(duì)有機(jī)污染物的吸附速度和吸附容量，其增強(qiáng)吸附作用主要是由于吸附親和力的增強(qiáng)和吸附位點(diǎn)數(shù)量的增加所引起。在Lagergren一級(jí)吸附速率方程基礎(chǔ)上建立的電吸附速率方程具有良好的預(yù)