畢業(yè)論文---水的深度處理--活性炭纖維的再生

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要0</b></p><p><b>　　0 引 言0</b></p><p><b>　　1 綜 述1</b></p><p>　　1.1活性炭纖維（ACF）介紹及其在

2、污水處理方面的應用1</p><p>　　1.2 活性炭纖維再生5</p><p>　　1.3 電化學法處理廢水現(xiàn)狀6</p><p>　　1.4印染行業(yè)廢水及其再利用（回用）概況7</p><p>　　1.5 本實驗研究內(nèi)容及意義8</p><p><b>　　2 實驗部分9</b>

3、</p><p>　　2.1材料、設備與試劑9</p><p>　　2.2實驗步驟及方法10</p><p>　　2.3實驗原理11</p><p>　　3 實驗表征及結(jié)果分析13</p><p>　　3.1吸附特性13</p><p>　　3.2不同吸附條件下的再生15</p

4、><p>　　3.3不同再生次數(shù)下的再生17</p><p>　　3.4不同電解質(zhì)濃度下的再生18</p><p>　　3.5不同再生時間下的再生21</p><p>　　4結(jié)論和實驗中存在的問題及展望24</p><p><b>　　總結(jié)與體會25</b></p><p

5、><b>　　謝辭26</b></p><p><b>　　參考文獻27</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本次研究采用電化學催化氧化法，陽極鈦基二氧化鉛，陰極泡沫鎳，電解質(zhì)氯化鈉溶液，對吸附后的活性炭纖維（ACF）進行再生。通過改變吸附條件和再生的條件

6、（再生時間、電解質(zhì)濃度），研究ACF再生特性。利用再生前后活性炭纖維對染料水中酸性紅18吸附性能的對比判定其再生情況得出以下結(jié)論：吸附率越高，再生率越高；恒壓18V，兩極間距7cm，再生時間1h，電解質(zhì)氯化鈉濃度為1.5g/l最好，其相對再生率為87.53%；恒壓18V，兩極間距7cm，用3g/l氯化鈉溶液作電解質(zhì)時，再生時間為1.5h最佳，其相對再生率為91.61%。</p><p>　　關鍵詞：活性炭纖維；電

7、化學再生；吸附</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The study takes electrochemical catalytic oxidation to regenerate adsorbed ACF, which uses titanium dioxide lead as anode, nickel foam as ca

8、thode, sodium chloride solution as electrolyte. It studies the regenerative properties of ACF by changing the conditions and regeneration conditions such as time and electrolyte concentration. We compare the adsorption p

9、erformance of ACF, before and after, to get the following conclusions: the higher the adsorption rate, the higher the regeneration rate; con</p><p>　　Keywords: Activated carbon fiber; Electrochemic

10、al regeneration; Adsorption</p><p><b>　　0 引 言</b></p><p>　　隨著污水處理技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對生活用水的水質(zhì)有了越來越高的要求。水體中的微量有機物或消毒副產(chǎn)物的前體物危害著人們的健康，而簡單的處理技術(shù)并不能有效地將其去除，于是污水的深度處理被提上了日程。</p><

11、p>　　活性炭纖維（ACF）是70年代末出現(xiàn)的新型吸附材料，由于其良好的吸附性能、較大的吸附面積、良好的再生性能等特點，在水處理方面有著良好的應用前景?；钚蕴坷w維的再生利用有助于降低生產(chǎn)成本，合理利用資源。</p><p>　　活性炭纖維在環(huán)保方面有廣泛的應用，尤其是在水處理方面。在飲用水凈化中被用于自來水廠和小型家用凈水器；工業(yè)用水中被用于循環(huán)冷卻用水及鍋爐用水的防垢、防腐處理；在廢水處理中常備用于水中無

12、機離子、有機分子或離子的去除。但若將吸附飽和的活性炭纖維直接丟棄既會造成資源浪費又會有二次污染。所以，活性炭纖維的再生有其必要性。目前，活性炭纖維的再生法主要有加熱再生法，電熱再生法，藥劑再生法，電化學再生法、生物氧化法以及光催化氧化法，但這些方法都有其局限性。電化學再生法是污染少、再生率高的中較為成熟的方法。</p><p>　　本研究是以實現(xiàn) “連續(xù)吸附+連續(xù)電化學再生”而開展，以期尋找一種更好的深度處理方法

13、。研究分為二個子項，即：微污染水的ACF吸附，吸附后ACF的電化學再生。而本文主要研究吸附后ACF的電化學再生。</p><p><b>　　1 綜 述</b></p><p>　　1.1活性炭纖維（ACF）介紹及其在污水處理方面的應用</p><p>　　1.1.1ACF及其性能</p><p>　　1.1.1.1AC

14、F種類［1］</p><p>　　我國生產(chǎn)的活性碳纖維主要是無紡布和少量活性炭纖維布，目前對ACF沒有明確的分類標準，下面是2000年我國活性炭纖維的研究、工業(yè)化及前景［1］中的劃分：</p><p>　?。?）從制作的原料來分：粘膠基活性碳纖維、聚丙烯腈(腈綸)基活性碳纖維、瀝青基活性碳纖維、酚醛基活性碳纖維、劍麻基活性碳纖維等。</p><p>　　（2）從產(chǎn)品

15、的外形分：活性碳纖維氈(針刺無紡布和熔噴復合無紡布等)、活性碳纖維布(梭織物和編織物)、活性碳纖維絲束、活性碳纖維紙、活性碳纖維塊等。</p><p>　　（3）從產(chǎn)品的厚薄、輕重等來分：厚度5mm以上，或重2509/m2以上的為厚重型；厚度1～5mm，或重100～2509/m2之間，為適中型；厚度1mm以下，或重100/m2以下，為輕薄型。</p><p>　?。?）從產(chǎn)品的表面孔徑來分

16、：借鑒IUPAC(國際純化學和應用化學協(xié)會)對孔徑的分類，將活性碳纖維分為：常規(guī)的微孔型，孔徑0.8～2nm；中孔型，孔徑2～50nm；大孔型，孔徑>50nm；極微孔型，孔徑<0.8nm。在成孔的過程中，各種大小孔徑的孔會同時出現(xiàn)，只是各種孔徑的比例不同。如何劃分，并沒有嚴格的方法。市場上常見的是微孔型活性碳纖維，孔徑基本上呈單分散型，集中在1～2nm，中孔率(中孔體積與總孔體積之比)一般<5%。</p>

17、<p>　?。?）從產(chǎn)品的比表面積（SBET）分：高比表面積型，SBET >1500 m2/g；中比表面積型，SBET= 800～1500 m2/g；低比表面積型，SBET <800 m2/g。</p><p>　?。?）從產(chǎn)品的純度分：低純度——普通工業(yè)用的，中高純度——食品和衛(wèi)生防護用的，及高純度——濾血用的活性碳纖維。</p><p>　　1.1.1.2ACF

18、應用范圍［1］</p><p>　　ACF有許多文獻綜述了活性碳纖維的用途。國內(nèi)活性碳纖維的應用研究主要集中在溶劑回收和環(huán)保方面，從香煙濾嘴、衛(wèi)生用品到空氣、水的凈化，研究極為活躍。</p><p><b>　?。?）香煙濾嘴</b></p><p>　　胡兆基等研究了把活性碳纖維用于香煙濾嘴，能將香煙中尼古丁的吸濾率從25%～45%提高到73

19、%～86%。李建文等制作的煙嘴對尼古丁、焦油、總顆粒物的去除率達到67%～83%，同時還保留了傳統(tǒng)烤煙型香味。</p><p>　?。?）有機氣體回收處理</p><p>　　活性碳纖維用于有機溶劑回收的技術(shù)和工藝在我國已經(jīng)比較成熟。劉漢杰介紹了用活性碳纖維回收大型化工廠有機尾氣的技術(shù)。該技術(shù)具有能耗低、速度快、全自動、占地小的特點，回收率可達98%以上。歐海峰等設計了一種活性碳纖維催化燃

20、燒裝置，能夠高效地處理大風量、低濃度的有機廢氣，實現(xiàn)了系統(tǒng)的自動控制和連續(xù)運行。</p><p><b>　　（3）催化劑載體</b></p><p>　　陸耘等以活性碳纖維負載銅一鈷復合催化劑，將鍋爐及汽車尾氣中的N0x催化還原為N：，轉(zhuǎn)化率可達94%，且溫度適應范圍廣，催化劑壽命長。符若文等也研究了活性碳纖維負載Pd及其與Cu的合金對N0和CO的催化轉(zhuǎn)化作用。&l

21、t;/p><p>　?。?）飲用水凈化/廢水處理</p><p>　　石玉明等設計的臭氧生物活性碳纖維處理有機微污染工藝，是最高效的飲用水深度凈化工藝。陳水狹等制備了用于凈水器的抗菌載銀活性碳纖維。載銀量和比表面積越大，滅菌能力越強。朱征研究了載銀和碘活性碳纖維的滅菌性能、形貌結(jié)構(gòu)和吸附性能。李永貴等列舉了活性碳纖維處理印染廢水的工藝方法，認為很適用于印染污水的深度處理。</p>

22、<p>　?。?）貴/重金屬的富集分離</p><p>　　中山大學的曾漢民等首先提出了活性碳纖維的氧化還原理論，發(fā)現(xiàn)活性碳纖維能將一些電極電位較高的離子還原。利用這一特性，可將活性碳纖維用于貴金屬提取和分離。岳中仁等制備的含ZnO活性碳纖維對Ag+有很好的吸附還原能力，有利于銀的回收。林雍靜等建立了用活性碳纖維填充柱在線富集分離和檢測天然環(huán)境水中痕量金屬的方法。</p><p&g

23、t;　　（6）室內(nèi)及環(huán)境空氣凈化</p><p>　　活性碳纖維用于空氣凈化正受到越來越多的重視。張金萍等設計的活性碳纖維過濾器可以有效地除去室內(nèi)空氣中的二氧化硫、氮氧化合物等有害氣體。張秀珍等研究和展望了活性碳纖維在凈化空氣環(huán)境方面的應用。</p><p><b>　　（7）醫(yī)療衛(wèi)生用品</b></p><p>　　活性碳纖維可用于血液凈化裝

24、置、繃帶和敷料、床墊等。尤其用活性碳纖維制作防塵防臭防毒口罩，國內(nèi)已申請有十幾項專利。有的專利還在口罩中加入中藥，制成具有芳香提神、除臭滅菌功能的口罩。</p><p><b>　?。?）制冷工質(zhì)材料</b></p><p>　　過去冰箱和空調(diào)中常用的制冷劑氟利昂在今天受到越來越嚴格的限制，使固體吸附式制冷機的開發(fā)受到極大的重視。用活性碳纖維代替活性炭，與甲醇與乙醇組

25、成工質(zhì)對，能將制冷系統(tǒng)的制冷系數(shù)提高15%；制冷量提高1～2倍；吸附解吸時間縮短為1/10，循環(huán)周期大大縮短。制成的吸附式制冷機或轉(zhuǎn)輪制冷機，是利用太陽能、工業(yè)余熱等低品位熱源的有效工具。</p><p>　　1.1.1.3ACF主要特性［2］</p><p>　　其主要特性如表1-1所示：</p><p>　　表1-1 ACF主要性能表</p>&l

26、t;p>　　1.1.2ACF在水處理方面的應用［2］</p><p>　　ACF較傳統(tǒng)活性炭吸附速度快、容量大、再生容易，且含碳量高，是良好的吸附材料，非常適于在水處理中使用。采用處理原水或廢水，不僅可滿足處理的要求，還可大大減小處理裝置的體積，提高了處理效率。因而在水處理中有較廣泛的應用。</p><p><b>　?。?）飲用水的凈化</b></p&g

27、t;<p>　　隨著現(xiàn)代化工農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展和居民生活水平的提高，造成水的污染愈來愈嚴重，使得優(yōu)質(zhì)用水的保障成為至關重要而又有一定難度的問題。作為具，尤其是對低濃度</p><p>　　污染物的良好吸附性能，ACF在水質(zhì)凈化中的作用日益突現(xiàn)出來。ACF的微孔孔徑具有可調(diào)節(jié)性，可以針對不同的有機微污染物，選擇性的設計出具有不同吸附性能的ACF，從而能夠去除水源中的各種污染物質(zhì)。在自來水廠，為除去水中細菌

28、等，需在水中加入有效氯，但氯可與水中有機物反應生成有毒氯系化合物。另外水中還可能存有霉臭、藻臭、鐵銹及具有放射性的碘、氫、氮等。ACF對水質(zhì)混濁有明顯的澄清作用，可以除去水中的異臭、異味；對氰、氯、氟、酚等有機化合物去除率達90%以上，對細菌有極好的過濾效果，如大腸桿菌去除率達98%。ACF在凈水器中的應用也越來越廣泛。日本酸素氧氣公司和三菱人造絲公司開發(fā)的多功能超小型凈水器，具有過濾除臭、滅菌和變硬水為軟水的功能，還可把江水、河流湖泊

29、水直接變?yōu)轱嬘盟?。東邦人造絲公司用聚丙烯腈基ACF生產(chǎn)家用凈水器，還和可樂麗公司共同開發(fā)了用于水廠和糖廠的凈水裝置，可脫色、脫臭和除去有機物。沈陽和天津也已逐步使用ACF制作的小型家用凈水器。</p><p><b>　　（2）工業(yè)用水處理</b></p><p>　　活性炭纖維與有機功能纖維配合，可用于循環(huán)冷卻用水及鍋爐用水的防垢、防腐處理。功能纖維對循環(huán)水中的鈣鎂

30、離子起到吸附、增溶的作用。使循環(huán)水中該兩種離子的濃度基本穩(wěn)定在60mg/L的水平上，這一方面是活性炭纖維表面含豐富的酸性官能團，與鈣鎂離子發(fā)生離子交換的結(jié)果；另一方面，活性炭纖維在吸附或與溶解氧作用時，生成了CO2，調(diào)節(jié)了體系的酸度，增大了鈣鎂離子的溶解性。功能纖維可以吸附水中的有機物及微生物，降低水中溶解氧濃度，抑制水中好氧生物的滋生繁殖。用活性炭纖維處理空調(diào)循環(huán)水四個月，其微生物指標遠低于控制標準，且效果好、成本低，免除了定期換藥、

31、投藥的麻煩，也減少了環(huán)境污染。另外，還可以調(diào)節(jié)體系的電勢差，故可有效地防止水的結(jié)垢及對體系金屬的腐蝕。</p><p><b>　?。?）廢水處理</b></p><p>　　ACF在廢水處理中常備用于水中無機離子、有機分子或離子的去除。</p><p>　　Ayranci研究了硫氰酸根和乙基磺酸根在活性炭纖維布電極上的電吸附行為。這兩種毒性離

32、子都可以通過活性炭纖維布電極的電吸附從廢水中幾乎完全去除，但乙基磺酸根在實驗電位范圍內(nèi)發(fā)生了少量的分解。當將活性炭纖維布濕潤后再進行電吸附，其吸附速率有所增加。兩者的競爭電吸附實驗發(fā)現(xiàn)，當兩者共存時，硫氰酸根幾乎不被吸附，顯示出了相當強的選擇吸附特性。因此，能將這兩種離子有效的分離。At'khami研究硝酸根離子和亞硝酸根離子在活性炭纖維布上的電吸附與脫附行為，實驗結(jié)果表明在十0.05mA恒電流模式下，活性炭纖維布對這兩種離子的

33、吸附量能夠顯著的提高；當將電流方向改變時，絕大部分被吸附的這兩種離子又能快速地脫附下來。因此，利用電增強活性炭纖維處理含有這兩種離子的廢水可以實現(xiàn)吸附劑電吸附/脫附的循環(huán)使用?；钚蕴坷w維在重金屬離子的去除方面的應用也很顯著。研究表明，ACF對COD有較好的去除效果。十三嗎啉農(nóng)藥廢水采用ACF處理，COD去除率達94%，出水COD，低于150mg/L，達到工業(yè)廢水排放標準。李秋瑜等研究了ACF對水溶液中Pb2+的動態(tài)和靜態(tài)吸附過程，發(fā)現(xiàn)：

34、Pb2+在ACF上的吸附平衡，能夠很好地符</p><p>　　ACF獨特的微孔結(jié)構(gòu)、巨大的比表面積及多種官能團，使其在有機廢水處理中的吸附特性明顯優(yōu)于活性炭。ACF適用于各種有機廢水的處理，對于化工、冶金、煉焦及輕工業(yè)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生的廢水及生活污水的處理有其獨特的效果，可除去由生產(chǎn)廢水流入而產(chǎn)生的異臭、異味，除去油、農(nóng)藥、余氯腐殖質(zhì)等。研究表明，ACF對酚類廢水有較好的去除效果。韓嚴和等研究了在電極化的條件下，對硝基

35、苯酚在活性炭纖維上的電吸附動力學特性，在400mV的極化電位下，對硝基苯酚的吸附量從開路時的2.93mmol·g-1降N2.65mmol·g-1。其電吸附動力學比較好的符合Lagergren一級吸附動力學。</p><p>　　ACF在處理染料廢水方面也有著較好的性能。ACF可以除去水中的亞甲基藍、結(jié)晶紫、臭酚藍等有機染料分子，其吸附量大，去除率高。對于不同的染料分子，ACF吸附速率差別很大，

36、陳水挾等對ACF吸附染料做了大量的研究工作表明ACF對亞甲基藍的靜態(tài)吸附量達400mg/g，結(jié)晶紫250mg/g，二甲酚橙100mg/g和對苯二胺250mg/g。</p><p>　　1.2 活性炭纖維再生</p><p>　　隨著人們對環(huán)保的愈加重視和綠色化學的號召，活性炭纖維受到了來自多方面的關注。相比美國和日本這兩個研究使用活性炭纖維的大國，我國對其開發(fā)仍處于試驗階段，加之起步較晚，

37、實用領域尚未完全開通。影響其廣泛使用的主要原因是價格昂貴，因此，活性炭纖維的再生是關鍵因素。但國內(nèi)對活性炭纖維有效再生的相關報道相對較少，所采用的方法大多與再生活性炭的方法類似，主要可分為以下幾種：</p><p><b>　?。?）加熱再生</b></p><p>　　加熱再生是通過升高吸附劑的溫度，使吸附物脫附，從而讓吸附劑得到再生；活性炭纖維的回收和再生采用熱分

38、解法來實現(xiàn)如下，在加溫到一定溫度的情況下，廢棄的活性炭纖維復合材料組成復合材料的樹脂基體然后分解，剩下的活性炭纖維經(jīng)過加工可以實現(xiàn)回收和重用，其核心是在特殊的加熱爐中通入保護氣體隔絕氧氣，使分解后不影響到活性炭纖維本身。但加熱再生法存在兩大問題，一是如何優(yōu)化接口，改進已有回收利用技術(shù)，從組成復合材料的樹脂基體中獲得最佳回收活性炭纖維產(chǎn)品，二是再生活性炭纖維性能有所降低，用再生活性炭纖維制備的復合材料難以保證獲得最佳結(jié)構(gòu)性能。</p

39、><p><b>　?。?）藥劑再生</b></p><p>　　藥劑再生是使用化學藥品進行再生；活性炭纖維的藥劑再生是利用化學藥品對其進行再生。如在活性炭纖維對硝基酚的吸附和行為研究［3］中，采用質(zhì)量分數(shù)為10%的NaOH對其進行洗脫，再生率約為90%。但化學再生容易造成二次污染，故實際上采用不多。</p><p>　　（3）電熱再生[4]<

40、;/p><p>　　活性炭纖維的電熱再生法。電熱再生法是利用ACF 的導電性，通入電流，以ACF 作為電阻，產(chǎn)生焦耳熱，逐漸達到再生溫度而使ACF 再生。采用電熱再生法時，ACF 的升溫不依靠活性炭纖維層表面向里面?zhèn)鳠幔蚨鳤CF 升溫速率快，且活性炭纖維層里層溫度略高于表面溫度，熱量由內(nèi)向外傳遞，與ACF 吸附行為剛好是逆方向，對ACF 再生特別有利。將吸附飽和的活性炭纖維放在電熱裝置中，將其兩端放在電極上用金屬夾

41、固定，接通電源，使活性炭纖維通電發(fā)熱蒸發(fā)所吸附的有機物，從而再生。再生率可達90%以上。</p><p><b>　　（4）電化學再生</b></p><p>　　電化學再生法是再生活性炭纖維的一項技術(shù)。該方法是讓活性炭纖維填充在兩個主電極之間，在電解質(zhì)溶液中加上直流電場，活性炭在電場作用下極化，一端成陽極，另一端呈陰極，形成微電解槽，在活性炭的陰極部位和陽極部位分別

42、發(fā)生還原反應和氧化反應，吸附在活性炭上的污染物大部分被分解，小部分因電泳力作用發(fā)生脫附而使活性炭再生。該方法簡便易行，具有效率高、能耗低、炭損失少，受處理對象局限小的特點，還可以避免二次污染。</p><p>　　目前正在研究將該法用于活性炭纖維。</p><p>　?。?）生物再生和光催化再生</p><p>　　生物再生和光催化再生還需要進一步研究。</p

43、><p>　　表1-2 ACF各再生方式優(yōu)缺表</p><p>　　由資料可得，國內(nèi)外目前對活性炭纖維的再生研究仍在積極尋找方法中，只有加熱再生已經(jīng)比較成熟，但價格昂貴。因此，多方向的探索是必然的。</p><p>　　1.3 電化學法處理廢水現(xiàn)狀</p><p>　　1.3.1電化學處理廢水原理</p><p>　　電化

44、學氧化法是新近發(fā)展起來的新型有效技術(shù)，常用在處理有毒難生物降解污染物。它能在常溫常壓下，利用電極表面產(chǎn)生的強氧化性的自由基如·OH等，通過電極高效的電催化性能，可以無選擇地對有機物進行氧化處理，使廢水中的有機污染物在電極上或溶液中直接或者間接的被氧化降解從而使難生物降解的有機物轉(zhuǎn)化為可生物降解的有機物，或使難生物降解的有機物“燃燒”而生成CO2和H2O。[5]</p><p>　　1.3.2電化學處理廢

45、水優(yōu)缺點</p><p>　　該方法只需添加少量或不需加化學藥劑，用電子作為反應物，無需加溫加壓，能量利用效率高，是一種清潔、安全、有效的水處理方法。但目前仍存在幾方面的問題：高效的電極材料和電極尚未找到，造成藥品消耗大成本升高；傳統(tǒng)二維電解反應器接觸面積小，產(chǎn)率不高，難以滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要。[5]</p><p>　　1.3.3電化學處理廢水種類及效果[6]</p><

46、;p>　　電化學處理廢水選擇性強，主要用于處理以下廢水：（1）含重金屬廢水。重金屬廢水主要來源于采礦過程、煉鐵過程和電鍍過程。袁紹軍等發(fā)現(xiàn)電解法處理含Cu2+、Cr3+的廢水時，微電解反應器電壓選取1.5-2.0V，在不銹鋼電極、石墨電極和活性碳纖維電極中，電極選用不銹鋼（陽）_石墨（陰）配對電極的去除效果最佳，Cu2+去除率可達89%，Cr3+在90%以上。（2）有機廢水。有機廢水主要來源于某些工業(yè)廢水如印染廢水、醫(yī)藥廢水、農(nóng)藥

47、廢水、固體廢物填埋場的滲透液等，其中大多含有多氯聯(lián)苯、稠環(huán)芳烴、鹵代苯類化合物、酚類化合物以及本質(zhì)素、單寧以及其他能夠產(chǎn)生色和臭味的物質(zhì)，這些廢水均為難降解的有機廢水。鄭倩等通過陰極電沉積在鈦基體上制備了摻雜Ni元素的WOX涂層電極，并認為涂層主要是四價鎢的氧化物及鎳氧化物的混合物。循環(huán)伏安測試苯酚在電極上的氧化電位為0.556V，電極具有很好的電化學催化氧化活性。電極對苯酚的電化學降解效果較好，苯酚的去除率接近90%，COD的去除率在

48、43%左右，提高了苯酚模擬廢水的可生化性。（3）富營養(yǎng)水。一般來說，過量的氮和磷主要來源于未處理或處理不完全的工業(yè)廢水、生活廢水、有機垃</p><p>　　1.4印染行業(yè)廢水及其再利用（回用）概況</p><p>　　1.4.1行業(yè)廢水水量及水質(zhì)特點</p><p>　　印染廢水是我國工業(yè)廢水中最難處理之一。具有高濃度的有機物質(zhì)，成分復雜，多生物降解材料，顏色深度

49、，特別是在染料的污染最為嚴重。即使在低濃度的染料成分的殘留物，也可能導致透光率低，對生態(tài)環(huán)境造成破壞。染料的降解產(chǎn)物大多是聯(lián)苯和一些致癌芳香胺化合物。廢水中含有有機物能導致生物毒性和致癌，致畸，致突變性質(zhì)的變化。不容易生物降解的染料，顏料是水中色素的主要來源。色度是印染廢水可滿足排放標準的最重要的指標排放標準，但也是最棘手的問題.所以，印染廢水的處理，關鍵問題是漂白使其脫色。[6]</p><p>　　印染行業(yè)是

50、工業(yè)廢水排放大戶，據(jù)不完全統(tǒng)計，全國印染廢水每天排放量為3×106-4×106m3。印染廢水的水質(zhì)隨采用的纖維種類和加工工藝的不同而異，污染物組分差異很大。一般印染廢水PH值為6-10，CODcr為400-1000mg/l，BOD5為100-400mg/l，SS為100-200mg/l，色度為100-400倍。[7]</p><p>　　1.4.2處理達標情況[7]</p>&l

51、t;p>　　目前，近年來由于化學纖維織物的發(fā)展，仿真絲的興起和印染后整理技術(shù)的進步，使PVA漿料、人造絲堿解物（主要是鄰苯二甲酸類物質(zhì)）、新型助劑等難生化降解有機物大量進入印染廢水，其COD濃度也由原來的數(shù)百mg/l上升到2000-3000mg/l，從而使原有的生物處理系統(tǒng)COD去除率從70%下降到50%左右，甚至更低。傳統(tǒng)的生物處理工藝已受到嚴重挑戰(zhàn)；傳統(tǒng)的化學沉淀和氣浮法對這類印染廢水的COD去除率也僅為30%左右。國內(nèi)的印染

52、廢水處理手段以生化法為主，有的還將化學法與之串聯(lián)。國外也是基本如此。色度的去除是印染廢水處理的一大難題，舊的生化法在脫色方面一直不能令人滿意。此外，PVA等化學漿料造成的COD占印染廢水總COD的比例相當大，但由于它們很難被普通微生物所利用而使其去除率只有20%-30%。</p><p>　　1.5 本實驗研究內(nèi)容及意義</p><p>　　由以上介紹可知，印染廢水常規(guī)處理后COD、色度仍

53、未達標，深度處理有其進行的必要。活性炭纖維作為一種良好的吸附材料在水處理方面應用廣范，在廢水中可去除其中有機或無機的分子和離子。而電化學再生是一種高效低耗能的方式，并且也在愈見成熟。據(jù)此，研究提出“連續(xù)吸附+連續(xù)電化學再生”的處理思路并展開研究。其研究對象為活性炭纖維，處理對象為微污染印染廢水。</p><p>　　本次實驗將活性炭纖維對染料廢水酸性紅18溶液的吸附和吸附后電化學再生銜接，研究活性炭纖維對酸性紅1

54、8的吸附特性和電化學再生的再生特性。由于實驗時間所需時間較長，本次研究分為兩個子項研究：活性炭纖維對低濃度廢水的吸附性能、吸附后活性炭纖維再生。本文著重討論活性炭纖維的電化學再生。</p><p><b>　　2 實驗部分</b></p><p>　　2.1材料、設備與試劑</p><p>　　2.1.1廢水水樣、吸附材料及電解質(zhì)溶液</

55、p><p>　?。?）濃度為100ppm的染料廢水（自制）</p><p>　　本次試驗染料水選用酸性紅18作溶質(zhì)。酸性紅18為一種酸性染料，其分子式為C20H11N2Na3O10S3。用分析天平稱取0.1g染料加入到1L蒸餾水中攪拌均勻，配制成濃度100ppm的溶液。</p><p><b>　?。?）活性炭纖維</b></p>&

56、lt;p>　　瀝青基碳纖維，鞍山塞諾達碳纖維有限公司。其參數(shù)如表2-1所示：</p><p>　　表2-1活性炭纖維參數(shù)</p><p>　?。?）電解質(zhì)氯化鈉溶液</p><p>　　氯化鈉為白色立方結(jié)晶或結(jié)晶性粉末。實驗中根據(jù)所需的濃度稱取一定量的分析純AR級氯化鈉粉末倒入1L蒸餾水中，攪拌，混勻。</p><p>　　2.1.2主

57、要儀器設備和材料</p><p>　　500ml燒杯、500ml量筒、1000ml燒杯、試管若干、石棉網(wǎng)、電爐、電熱恒溫鼓風干燥箱、恒溫水浴箱、分析天平、光譜儀、攪拌器、鈦基二氧化鉛、泡沫鎳、電源、試管若干、石棉網(wǎng)、電爐電熱、恒溫鼓風干燥箱、電解槽</p><p>　　其中部分設備參數(shù)和材料簡介如下：</p><p>　?。?）光譜儀：USB4000型光譜儀，

58、60;美國Ocean Optics公司。主要技術(shù)參數(shù)表如2-2所示：</p><p>　　表2-2光譜儀技術(shù)參數(shù)</p><p>　?。?）攪拌器：精密增力電動攪拌器JJ-1，常州國華有限公司。主要規(guī)格如表2-3所示：</p><p><b>　　表2-3攪拌器規(guī)格</b></p><p>　?。?）鈦基二氧化

59、鉛做陽極</p><p>　　早在二十世紀30年代就有PbO：作為替代陽極而用于工業(yè)生產(chǎn)，由于PbO：具有良好的導電性及穩(wěn)定的化學惰性而廣泛應用于電化學工業(yè)。二十世紀70年代Beer等人最先發(fā)明DSA電極，之后，人們對其進行了大量的研究工作，并在氯堿、硫酸、電鍍等工業(yè)領域獲得應用。Ti由于具有良好的耐腐蝕性和PbO：接近的熱膨脹系數(shù)而作為PbO：的基體。鈦基PbO：電極具有氧發(fā)生電位高、氧化能力強、耐腐蝕性好、導

60、電性好、可通過大電流、成本低等優(yōu)點。近幾十年來，鈦基PbO：電極經(jīng)過改性研究，由單一的活性表層發(fā)展成具有底層或中間層的金屬氧化物復合電極，因其具有良好的電催化性能而廣泛應用于電解工業(yè)、難生物降解和高濃度有機廢水的處理等領域。</p><p>　?。?）陰極泡沫鎳做陰極</p><p>　　泡沫鎳是一種性能優(yōu)良的吸聲材料，在高頻具有較高的吸聲系數(shù);通過吸聲結(jié)構(gòu)的設計可以提高其在低頻的吸聲性能

61、。泡沫鎳也是制造鎘-鎳電池和氫-鎳電池的最佳電極材料之一。通過試驗研制成功了用電沉積技術(shù)制備泡沫鎳的工藝。所用基體材料為多孔的開孔泡沫塑料，采用化學鍍鎳、真空鍍鎳和浸導電膠三種方法均可制備導電層，經(jīng)預鍍鎳便可在通用的硫酸鹽鍍鎳電解液中電鍍厚鎳，后經(jīng)灼燒、還原、退火工序便可得到性能優(yōu)良的泡沫鎳材料。在電化學中是常用的電極材料。</p><p>　　2.2實驗步驟及方法</p><p>　　圖

62、2-1實驗步驟及方法圖框</p><p>　?。?）活性炭纖維的活化</p><p>　　活性炭纖維常用到的活化方法因活化劑不同而分為氣體活化法和化學試劑活化法兩種。氣體活化法因為運用較為廣泛，方法較為成熟。該法是以水蒸汽、二氧化碳或微量空氣為氧化介質(zhì)，使碳材料中無序碳部分氧化刻蝕成孔。相對而言，化學試劑活化法則較為少使用，因為它產(chǎn)生的活性炭纖維性能不穩(wěn)定。具體過程用化學藥劑浸泡碳材料，在

63、加熱活化過程中使其中的碳元素以一氧化碳、二氧化碳等小分子形式逸出，常用的化學試劑有氯化鋅、氫氧化鉀等。</p><p>　　本實驗室采用的簡單方法有加乙醇，調(diào)節(jié)PH，煮沸或干燥。本次試驗所采用的活性炭纖維均在干燥器中70度下干燥2h以上。</p><p><b>　　（2）第一次吸附</b></p><p>　　取500ml配置好的100ppm

64、的染料水置于燒杯中，稱取1g的活性炭纖維使之懸浮在染料水中，每20min或30min取一次樣，利用光譜儀測試水中剩余的酸性紅18的量。改變實驗條件，如恒溫水浴、加試劑或攪拌，重復實驗。</p><p>　　（3）再生及第二次吸附</p><p>　　配置1000ml氯化鈉溶液作電解質(zhì)，陽極鈦基二氧化鉛，陰極泡沫鎳，兩極間距離取7cm，通電，將取出后的活性炭纖維放在兩電極中間使之懸浮。再生一

65、定時間后取出。然后仍取500ml100ppm染料水置于燒杯中，將再生過后的活性炭纖維放入，加固定轉(zhuǎn)速的攪拌每隔30min取樣一次。利用光譜儀測出樣品溶液的吸光度。固定電壓、兩極間板距、電解質(zhì)濃度，改變再生時間，重復實驗。固定電壓、兩極間距離、再生時間，改變電解質(zhì)濃度重復實驗。</p><p><b>　　2.3實驗原理</b></p><p>　　實驗原理為電化學催化

66、氧化再生。電化學催化氧化法是利用電極表面產(chǎn)生的強氧化性的自由基如·OH等，并通過電極高效的電催化性能，可以無選擇地對有機物進行氧化處理，使廢水中的有機污染物在電極上或溶液中直接或者間接的被氧化降解。</p><p>　　具體到本實驗，酸性紅18被電化學催化氧化脫色。該方法將活性炭纖維懸浮在兩個電極之間，在電解質(zhì)溶液中加上直流電場，活性炭纖維在電場作用下極化，一端成陽極，另一端呈陰極，形成微電解槽，在活性

67、炭纖維的陰極部位和陽極部位分別發(fā)生還原反應和氧化反應，吸附在活性炭上的酸性紅18部分被分解，小部分因電泳力作用發(fā)生脫附而使活性炭再生，其他的被電解質(zhì)溶液中反應生成的Cl2和HClO所氧化。其中分解、脫附、再生過程都是指酸性紅18斷鍵，導致溶液脫色。其過程如下。酸性紅18的分子式：</p><p>　　電解過程中酸性紅18在活性炭纖維的陰極部位被還原或被生成的Cl2氧化，與活性炭纖維間的鏈接被打斷，活性炭纖維表面的

68、吸附點部分被騰出。電解后電解質(zhì)溶液并未顯現(xiàn)酸性紅18的顏色，說明在還原過程中分子中“N=N”被打斷。</p><p>　　3 實驗表征及結(jié)果分析</p><p><b>　　3.1吸附特性</b></p><p>　　隨著吸附進行，染料水顏色越來越淺，色度越來越小。光譜儀測出的數(shù)值吸光度在波長為508nm時達到了最大。</p>&

69、lt;p>　　吸光度與波長的關系如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 波長與吸光度</p><p>　　在圖表表征過程中，需將所得吸光度轉(zhuǎn)化為活性炭纖維的吸附量。其計算方法如下。計算活性炭纖維的吸附量時，先根據(jù)各種條件下所得吸光度，計算出溶液中所剩酸性紅18的濃度,，再轉(zhuǎn)化為活性炭纖維所吸附的質(zhì)量。將吸光度轉(zhuǎn)化成溶液中所剩酸性紅18的濃度時可根據(jù)朗伯-比爾定律，具體表達式如

70、公式3-1所示</p><p><b>　　由朗伯-比爾定律</b></p><p>　　A=lg I0/It =kbc [8] （3-1）</p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　A——吸光度</b&g

71、t;</p><p><b>　　I0——入射光強度</b></p><p><b>　　It——透過光強度</b></p><p>　　k——比例系數(shù)，與入射光波長、溶液的性質(zhì)及溫度有關，當c的單位為g/ml，b的單位為cm時，k以a表示。a稱為吸收系數(shù)</p><p><b>　　b—

72、—液層厚度</b></p><p><b>　　c——溶液濃度</b></p><p>　　在本實驗中b=1cm，c單位為g.l-1，則式子為A=abc。在波長為508nm時A=ac。由已知初始的濃度計算出系數(shù)a，再代入其他吸光度中求出溶液中所剩酸性紅濃度c。又已知體積，就可得出活性炭纖維吸附的量。以常溫加攪拌時所得溶液的吸光度為例。其吸光度如表3-1所示

73、:</p><p>　　表3-1常溫加攪拌時吸光度</p><p>　　當A=0.766時，c=100ppm，可得a=A/c=0.00766.帶入其他吸光度可得其他時間下溶液相應的濃度，其結(jié)果如表3-2所示。</p><p>　　表3-2 常溫加攪拌時溶液中濃度</p><p>　　根據(jù)表3-2的結(jié)果，用原溶液濃度減去吸附后溶液濃度，再乘以溶

74、液體積0.5L即可得活性炭纖維的吸附量，其結(jié)果如表3-3所示。</p><p>　　表3-3 常溫加攪拌時活性炭纖維吸附量</p><p>　　同理可得各條件下活性炭纖維的吸附量如表3-4所示：</p><p>　　表3-4 各條件下活性炭纖維的吸附量</p><p>　　各實驗條件下，活性炭纖維吸附酸性紅18的量與時間的關系圖如圖3-2所示

75、：</p><p>　　圖3-2各吸附條件下吸附量隨時間變化關系圖</p><p>　　圖3-2中常溫20度下吸附雖然吸附量小但也可進行，說明該過程是自發(fā)的；同時，恒溫70度的吸附速率快于恒溫30度和常溫20度，表3-4中吸附穩(wěn)定時吸附量也有此變化，即隨著溫度的升高，吸附的量增加，吸附速率加快，這是由溫度升高導致酸性紅18分子運動加快，吸附活化分子數(shù)增多引起的。酸性紅18的吸附先是經(jīng)歷二聚

76、體或多聚體的離解，溫度升高，提供了該過程所需要的能量，不僅使活性炭纖維中的孔屏蔽減少，還提高了酸性紅18的內(nèi)能用以微孔擴散。圖3-2中可看出常溫攪拌的吸附速率最快，表3-4中顯示的穩(wěn)定吸附量也最多，這是由于攪拌增多了活性炭纖維與酸性紅18分子的接觸，加快分子運動速率。</p><p>　　3.2不同吸附條件下的再生</p><p>　　按吸附部分將所得吸光度轉(zhuǎn)化為活性炭纖維的吸附量。<

77、;/p><p>　　在吸附條件不同的情況下，活性炭纖維的再生率也不同。在電壓恒定25V，再生條件相同的情況下，即兩極間距7cm，再生電解質(zhì)為3g/l的Nacl溶液，再生時間為3h的情況下，1g活性炭纖維吸附500ml100ppm酸性紅18再生情況如下所示。再生前后活性炭纖維吸附量數(shù)值變化見表3-5再生前后，各吸附條件下達到穩(wěn)定吸附值對比圖如圖3-3所示;各吸附條件下吸附量隨時間變化如圖圖3-4所示。</p>

78、;<p>　　表3-5不同吸附條件下再生前后活性炭纖維的吸附量</p><p>　　圖3-3各吸附條件下再生前后吸附量對比</p><p>　　圖3-4各吸附條件下吸附量隨時間變化關系圖</p><p>　　由圖3-3、圖3-4可得，恒溫70度條件下，第一次吸附了94%的酸性紅18，高于本組試驗中其他條件。再生后吸附速率普遍下降，吸附量也都降低。再生后

79、恒溫70度的吸附量＞恒溫30度的吸附量＞加5ml乙醇的吸附量?？梢?，不同的吸附條件下，吸附率不同，再生效果也不同。等質(zhì)量活性炭纖維第一次吸附量越多，吸附效果越好，其再生情況越好。這是由于活性炭纖維的吸附只有外部擴散和內(nèi)部吸附階段，吸附之后易于脫附，在一定吸附時間內(nèi)，第一次的吸附打開了活性炭纖維屏蔽的微孔，使第二次吸附更加容易。</p><p>　　3.3不同再生次數(shù)下的再生</p><p>

80、;　　按吸附部分將所得吸光度轉(zhuǎn)化為活性炭纖維的吸附量。</p><p>　　在與第一次吸附相同的情況下，對再生后的活性炭纖維繼續(xù)再生，再生次數(shù)對活性炭纖維也有影響，用吸光度所換算出的再生后吸附量分別比再生前的吸附量得第一次再生率，用第二次再生后的吸附量比第一次再生后的吸附量得第2次再生再生率，本組實驗用恒溫70度時在恒壓25V，兩極間距離7cm，Nacl溶液濃度3g/l，再生時間3h情況下再生兩次的數(shù)據(jù)和恒壓18

81、V，兩極間距離7cm，Nacl溶液濃度3g/l，再生時間2h情況下數(shù)據(jù)計算得出相對再生率如下表表3-6所示：相對再生率對比圖如圖圖3-5所示。</p><p>　　表3-6再生次數(shù)與相對再生率</p><p>　　圖3-5再生次數(shù)與相對再生率對比圖</p><p>　　由圖3-5可得，兩次吸附的吸附率基本未改變，可得活性炭纖維再生次數(shù)對其再生率影響不大。但由于比率問

82、題，吸附效果會越來越差。這是由于部分酸性紅18殘留在活性炭纖維結(jié)構(gòu)內(nèi)部。</p><p>　　3.4不同電解質(zhì)濃度下的再生</p><p>　　按吸附部分將所得吸光度轉(zhuǎn)化為活性炭纖維的吸附量。</p><p>　　固定吸附方式，所有吸附采用常溫20-30度下加速率為150r/min攪拌的方式。恒壓18V，固定兩極間距7cm，再生時間恒定為1h，只改變電解質(zhì)Nacl溶

83、液濃度，1g活性炭纖維吸附500ml100ppm酸性紅18溶液所得數(shù)據(jù)如下表表3-7所示；改變電解質(zhì)濃度再生前后吸附量對比圖如圖3-6所示；各電解質(zhì)濃度下再生后吸附量隨時間變化關系圖如圖3-7所示；選取電解質(zhì)濃度最佳為1.5g/l時，1g活性炭纖維再生前后吸附500ml100ppm酸性紅18溶液對比圖如圖3-8所示。</p><p>　　表3-7各電解質(zhì)溶液濃度對應活性炭纖維吸附量</p><

84、p>　　圖3-6改變電解質(zhì)濃度再生前后吸附量對比</p><p>　　圖3-7各電解質(zhì)濃度下再生后吸附量隨時間變化關系圖</p><p>　　圖3-8.最佳電解質(zhì)濃度下再生前后吸附量隨時間變化圖</p><p>　　由圖3-7可得，改變電解質(zhì)濃度的情況下，再生后的吸附速率1.5g/l和2g/l相差不大啊，但都大于3g/l和1g/l。再結(jié)合圖3-6穩(wěn)定吸附情況下

85、的數(shù)值可見1.5g/l的穩(wěn)定吸附值41.93大于2g/l時的39.97。所以，在其他再生條件不變的情況下，濃度在1.5g/l時為最佳，吸附量最多，吸附速率最快。圖3-8可見再生后吸附速率變慢，其相對再生率為87.53%。但由于沒有具體的活性炭纖維飽和吸附值，該值并不是絕對的。在活性炭纖維穩(wěn)定吸附的情況下，再生前1g活性炭纖維能夠完全吸附500ml100ppm的酸性紅18，在本組試驗中3h時吸附率為95.8%，再生后吸附5.5h后趨于穩(wěn)定

86、其吸附率為83.86%。再生后吸附率與再生前吸附率之比得相對再生率87.53%。其中，相對再生率計算方法如下：</p><p>　　相對再生率=(再生后每克活性炭纖維對酸性紅18的穩(wěn)定吸附量mg ÷再生前每克活性炭纖維對酸性紅18的穩(wěn)定吸附量mg)×100%</p><p>　　如測出活性炭纖維的飽和吸附值，可將其轉(zhuǎn)化為再生率。</p><p>

87、　　電解質(zhì)濃度在1.5g/l時達到最佳，其分析如下：</p><p>　　本實驗中由于電解質(zhì)濃度的增加，由電解質(zhì)溶液中H+和Cl-生成的H２和過量的Cl２在水中越來越多無法溢出時附著在活性炭纖維上面形成氫電極和氧電極，形成如下原電池H2(g，p)|HCl(1mol?dm-3)|Cl2(g，p)其產(chǎn)生的電池電動勢的方向和電解時外加電壓相反，稱之為反電動勢。反動電勢與正向電勢之差稱為超電勢。</p>&

88、lt;p>　　超電勢是指在某一電流密度下的實際電極電勢（極化電極電勢）與平衡的電極反應電勢之差，符號用η表示。超電勢是電化學系統(tǒng)偏離平衡的特征參數(shù)，對反應速率有重要影響。陽極上由于超電勢的存在使電極電勢變大，陰極上由于超電勢的存在使電極電勢變小。超電勢是由于在陰、陽極上產(chǎn)生的極化現(xiàn)象產(chǎn)生的。[9]</p><p>　　當電極上有電流通過時，隨著電極上電流密度的增加，電極實際分解電勢值對平衡值的偏離也愈來愈大

89、，這種對平衡電勢的偏離稱為電極的極化。凡是處于極化條件下所表現(xiàn)的電極電勢稱為極化電勢。與之相對的是平衡電極電勢，就是當電極上無電流通過時，電極處于平衡狀態(tài)，與之相對的電勢。隨著電極上電流密度的增加，電極的不可逆程度越來越大，極化電極電勢越大。電極極化使得陽極電勢更正。陰極電勢更負。極化電極電勢又可以稱為不可逆或析出電極電勢。[9]</p><p>　　極化電勢的絕對值大于平衡電勢的這一部分就被定義為超電勢，通過超

90、電勢就能定量的描述電極極化的程度。測定超電勢可以幫助確定電化學腐蝕速率，同時還決定了電解產(chǎn)物的種類和狀態(tài)。[9]</p><p>　　超電勢跟通過電極的電流密度（i）有關。對電池來說，i越大，電池放電的不可逆程度越高，電池的端電壓越小，所能獲得電功也越少。對電解池來說，i越大，電解池放電的不可逆程度越高，兩極上所需外加電壓越大，所消耗掉的電功也越大。在1905年，塔菲爾（Tafel）發(fā)現(xiàn)，對于一些有氣體參與的電極

91、反應，超電勢η（V）與電流密度j（A·cm-2）之間在一定范圍內(nèi)存在如下的定量關系：[9]</p><p>　　η=a+blnj （3-2）</p><p>　　該式稱為Tafel公式。式中：</p><p>　　a——塔菲爾常數(shù)。a等于單位電流密度（即j=1A·cm-2）時的超電勢，與電極材料、表面狀

92、態(tài)、溶液組成和溫度等因素有關。例如：a越大，氫的超電勢越大。</p><p>　　b——超電勢值的決定因素，而其量值對于大多數(shù)的金屬而言相差不多，在常溫下一般等于0.050V。</p><p><b>　　j——電流密度。</b></p><p>　　反動勢對外電場有抵擋作用，能阻止（或削弱）電解的進行，在試驗中外加電壓恒定18V不變，隨著反動

93、勢越大，對活性炭纖維的再生越有弊。電解池中由氯離子產(chǎn)生的氯氣氧化電解質(zhì)中酸性紅18，電解質(zhì)中氫離子被氧化生產(chǎn)氫氣。電解質(zhì)濃度越大，超電勢中a越大，形成的原電池濃度越大，產(chǎn)生的超電勢越大，所以在濃度大于1.5g/l時再生效率會降低；而小于1.5g/l時產(chǎn)生的時候，氯氣產(chǎn)生的量不夠。</p><p>　　3.5不同再生時間下的再生</p><p>　　按吸附部分將所得吸光度轉(zhuǎn)化為活性炭纖維的吸

94、附量。</p><p>　　固定吸附方式，所有吸附采用常溫20-30度加速率為150r/min攪拌的方式。恒壓18V，固定兩極間距7cm，電解質(zhì)NaCl溶液濃度為3g/l，改變各再生時間，1g活性炭纖維吸附500ml100ppm所得數(shù)據(jù)如下表表3-8所示；改變再生時間再生前后吸附量對比圖如圖3-9所示；改變再生時間再生后吸附量隨時間變化圖如圖3-10所示選取再生時間中的最佳效果為1.5h時，1g活性炭纖維再生前后

95、吸附500ml100ppm酸性紅18溶液對比圖如圖3-11所示。</p><p>　　表3-8不同再生時間所對應活性炭纖維吸附量</p><p>　　圖3-9改變再生時間再生前后吸附量對比圖</p><p>　　圖3-10改變再生時間再生后吸附量隨時間變化圖</p><p>　　圖3-11最佳再生時間情況下再生前后吸附量隨時間變化圖</

96、p><p>　　由圖3-10可得，改變再生時間時，其再生后吸附速率變化有1.5h＞1h≥3h＞2h＞2.5h。由圖3-9穩(wěn)定吸附值也可得出此變化。在其他條件不變的情況下，再生時間在1.5h時為最佳。圖3-11可見再生后吸附速率變慢，其相對再生率為91.61%。但由于沒有具體的活性炭纖維飽和吸附值，該值并不是絕對的。在活性炭纖維穩(wěn)定吸附的情況下，再生前1g活性炭纖維能夠完全吸附500ml100ppm的酸性紅18，在本組

97、試驗中3h時吸附率為98.52%，再生后吸附5.5h后趨于穩(wěn)定其吸附率為90.24%。再生后吸附率與再生前吸附率之比得相對再生率91.61%。</p><p>　　對其變化可認為再生時間在1.5h達到一個臨界點，1.5小時之前及之后的再生率均較小。再生時間為3h時可能是錯誤，由于人為失誤如配置電解質(zhì)溶液時不細心弄錯了其濃度。而對臨界點1.5h原因分析如下：再生時間小于1.5時，電解質(zhì)溶液中產(chǎn)生的氯氣未將活性炭纖維

98、吸附的酸性紅18完全氧化；相反，再生時間越長，氯氣越多，氯氣氧化酸性紅18達到飽和后會吸附多余的氯氣占據(jù)活性炭纖維中的空隙，使得二次吸附的量變小。</p><p>　　4結(jié)論和實驗中存在的問題及展望</p><p>　　通過對100ppm酸性紅18水樣進行ACF吸附后的電化學再生研究得出以下結(jié)論：</p><p>　?。?）活性炭纖維吸附酸性紅18是一個自發(fā)進行的過

99、程，隨著溫度的升高，吸附量越多，效果越明顯。攪拌能加快吸附進程，其效果比改變溫度更佳。</p><p>　?。?）活性炭纖維的再生效果與第一次吸附有關。等質(zhì)量的活性炭纖維第一次吸附量越多，其再生效果越好。</p><p>　?。?）活性炭纖維再生次數(shù)對再生率影響很小，第二次的吸附率占第一次吸附率的90%以上。</p><p>　?。?）恒壓18V，恒定兩極間距離為7

100、cm，活性炭于兩極間纖維居中，再生時間為1h，電解質(zhì)選取Nacl溶液時，濃度在1.5g/l為佳，相對再生率為87.53%。</p><p>　?。?）恒壓18V，恒定兩極間距離為7cm，活性炭纖維于兩極間居中，電解質(zhì)Nacl溶液為3g/l時，再生時間為1.5h最佳，其相對再生率為91.61%。</p><p>　　然而本實驗中仍進行存在不少問題，具體如下：</p><p

101、>　?。?）由于再生前后吸附所需的時間較長，所得改變各因素的實驗組數(shù)不多，改變兩極間距離或電解質(zhì)溶液類型等未能進行。在試驗進行時，可以根據(jù)吸附方程式成冪數(shù)關系，估算具體的吸附方程式，吸附幾組進行驗證，后面的實驗組即可縮短實驗時間。</p><p>　?。?）為再生試驗中的分析，可再做一組實驗，待吸附1.5小時后，除去水中氯氣，查看再生率是否會降低。</p><p>　?。?）另外，需

102、實驗得出活性炭纖維的飽和吸附值才能計算出活性炭纖維確切的再生率。根據(jù)吸附試驗相關論文，在50度恒溫攪拌150轉(zhuǎn)/分情況下，0.54g活性炭纖維能完全吸附500ml100ppm染料水中的酸性紅18。若活性炭纖維的吸附量與活性炭纖維的質(zhì)量呈正比關系，在單項最佳試驗條件下，本試驗中電化學再生吸附染料廢水酸性紅18后活性炭纖維的再生效果仍不算理想。</p><p>　　但根據(jù)相關資料，Garcia[10]等對飽和吸附了氣

103、相甲苯的活性碳進行電化學再生研究后，在適宜的電位、電流和電解時問下，再生效率接近100%。在對活性炭進行連續(xù)吸附一再生多次循環(huán)操作后，在陰極的活性炭再牛后的吸附性質(zhì)并未發(fā)生變化，再生率接近99%。研究結(jié)果表明相比傳統(tǒng)的熱再生方法，電化學再生法是一種非常有效的活性炭再生方法。[11]</p><p>　　由于活性炭和活性炭纖維結(jié)構(gòu)上的類似，我們有理由相信電化學再生法在適宜的條件下同樣適用于活性炭纖維的再生，但這需要

104、進一步的研究與討論。</p><p><b>　　總結(jié)與體會</b></p><p>　　通過本次為期一月的研究，我覺得我在學習和生活上都有了進一步的認識和提高。</p><p>　　學習方面，我對水的深層處理有了進一步的理解，對水處理技術(shù)不再局限于生物處理和工藝流程，了解了廢水的物化處理，尤其是電化學處理的現(xiàn)狀和方法，拓展了思維。同時對活性炭

105、纖維在水的深層處理方面的應用有了一定的認識，將材料方面的內(nèi)容與環(huán)保相結(jié)合，更好的把專業(yè)知識運用到實際中。在實驗的過程中，實驗試劑的配制及儀器的使用都是對以前所學知識的溫習，步驟的調(diào)整和問題分析是對課本內(nèi)容的升華和問題處理能力的提升。</p><p>　　在生活中，XX老師鼓勵學生自主解決問題的方式給我留下了深刻的印象，他教育我們不斷地思考問題并尋求最佳的方式，以另一種嚴格的方式啟迪著我，讓我對自己有了更客觀的認識

106、，發(fā)現(xiàn)自己不僅理論知識不足，動手能力有待提高，邏輯思維更是需要從學習生活中逐漸培養(yǎng)。在今后的學習生活中，我會以XX老師嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L為指導嚴格要求自己。</p><p>　　最后，從后期的論文寫作和XX老師一絲不茍的修改中，我體會到畢業(yè)論文和課程設計有很大的差別，不僅要重視內(nèi)容上的充實還要注意細節(jié)上問題。</p><p><b>　　謝辭</b></p>

107、<p>　　經(jīng)過為期兩個月的實踐研究和總結(jié)，本人能順利完成這次畢業(yè)論文，要感謝很多人。在這里，我要向那些幫助我的人說聲謝謝！</p><p>　　首先要感謝梅自良老師為我們提供了這次寶貴的機會。這次論文研究，充分讓我提高了自己的動手能力和思維能力，孰知，這些能力的培養(yǎng)在平時的理論學習中是較少遇到的。讓我逐漸意識到不能一味的依靠書本，還是要自己去思考，自己去總結(jié)。梅老師還在生活上和學習上給了我們很多幫助

108、，能讓我們順利完成畢業(yè)論文。在此，向梅老師致以誠摯的謝意！</p><p>　　還要感謝王斌老師在這次實踐研究中為我們排憂解難。王斌老師在百忙之中，不但認真監(jiān)督我們的實驗過程，檢查實驗數(shù)據(jù)，還經(jīng)常提出問題讓我們思考和研究。王斌老師工作認真負責，兢兢業(yè)業(yè)，完全以一個稱職的導師身份帶領著我們！或許，實驗結(jié)果沒有達到期望中的那樣好，但是我們還是很認真的對待這次實驗研究，在以后的學習中，我會以這次經(jīng)歷為基準，不斷思考和總