電吸附除鹽技術(shù)及其在煉化企業(yè)二級出水深度處理中的應(yīng)用研究.pdf

1、水資源的嚴(yán)重匱乏和水污染的日益加劇,成為了阻礙經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和提高人們生活水平的重要影響因素。解決水資源匱乏和水污染防治的重要措施是污、廢水資源化回用。常規(guī)的物理、化學(xué)、生物方法都可以達(dá)到降解水中污染物的目的,但對水中含鹽量的去除效果不甚明顯,因此污、廢水資源化過程中,除鹽是重要的工藝組成部分。傳統(tǒng)的除鹽方法在實(shí)際應(yīng)用中易產(chǎn)生二次污染、材料分離回收或再生困難和能耗高等問題。電吸附除鹽技術(shù)是一種新型的除鹽技術(shù),通過電極表面電壓的控制,對水溶

2、液中的污染物進(jìn)行吸附和脫附,通過反接或短接再生的方式吸附飽和的吸附劑。該技術(shù)具有高除鹽率、低能耗、無需化學(xué)再生和抗污染能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),已表現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢和較大的發(fā)展空間。
　　本實(shí)驗(yàn)自制電吸附除鹽裝置,采用304不銹鋼板復(fù)合活性炭纖維(ACF)作為電極極板材料。實(shí)驗(yàn)前期是配制NaCl模擬水溶液,對電吸附除鹽的影響因素做詳細(xì)研究,以期確定工藝最佳控制參數(shù),隨后試驗(yàn)?zāi)M水中濁度、氨氮、苯酚等污染物對電吸附裝置除鹽效果的影響;中期是深入研

3、究電吸附除鹽的機(jī)理及吸附特性分析,后期是驗(yàn)證煉化企業(yè)二級出水的除鹽效果,以期達(dá)到替換反滲透前處理工藝的目的。
　　論文主要工作及結(jié)論如下:
　　(1)電吸附除鹽裝置經(jīng)過改進(jìn)后具有如下優(yōu)點(diǎn):裝置產(chǎn)水量提高了一倍;電極極板選用不銹鋼板復(fù)合活性炭纖維,吸附容量大,吸附性能較好,電流利用效率提高,增強(qiáng)了除鹽效果;裝置內(nèi)部串聯(lián)孔道式的結(jié)構(gòu)有利于裝置小型化并提高出水水質(zhì),且不銹鋼板共用電極有利于節(jié)省裝置的成本;采用網(wǎng)狀隔板有利于形成擾流

4、,提高傳質(zhì)效果,從而提高除鹽率。
　　(2)電吸附單因素實(shí)驗(yàn)中,對于特定的電吸附裝置,電極電壓、流速、初始濃度有最佳的實(shí)驗(yàn)參數(shù)組合,在電源施加電壓為2.2V時,進(jìn)水電導(dǎo)率為1200uS/cm,流速為30ml/min,進(jìn)水pH為6.80,電吸附的平均除鹽率為46.17％。
　　(3)電吸附正交實(shí)驗(yàn)中,根據(jù)極差R的大小可以判斷,影響電吸附裝置平均除鹽率因素的主次順序?yàn)?初始濃度>電壓>pH>流速。正交實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS Sta

5、tistics17.0軟件進(jìn)行Durbin-Watson模型模擬,由標(biāo)準(zhǔn)化方程可以看出,最主要的影響因子是電壓和初始濃度,該模擬結(jié)果與正交實(shí)驗(yàn)極差分析結(jié)果相符。流速和pH值的影響不及電壓和初始濃度對除鹽效果的影響。
　　(4)電壓分別為1.4V,1.8V,2.2V,2.6V時,Langmuir和Freundlich吸附等溫線都有較高的擬合度。對于Langmuir吸附等溫模型,當(dāng)電壓增大時,KL隨之增大,說明電壓增大,吸附速度隨之加

6、快,但qmax卻沒有相應(yīng)的增大,說明隨著含鹽量的增大,吸附能力沒有增強(qiáng)。對于 Freundlich吸附等溫模型,當(dāng)電壓增大時,1/n值隨之減小,說明隨著含鹽量的增加,電極吸附容量增加的速度減慢;但 KF卻隨之增大,說明電壓增大,吸附容量是隨之增大的。綜合考慮活性炭纖維的特性參數(shù),84%的孔徑分布在1nm以下,因此,電吸附更好的符合Langmuir單分子層吸附等溫模型。
　　(5)在電源施加電壓分別為1.4V、1.8V、2.2V、2

7、.6V時,三種反應(yīng)動力學(xué)模型擬合程度均較高,但 Elovich方程擬合相關(guān)系數(shù)R2均高于Lagergren準(zhǔn)一級反應(yīng)動力學(xué)模型和二級反應(yīng)動力學(xué)模型,擬合效果較好。對于Elovich模擬方程,在最佳施加電壓2.2V條件下,b值最大為10.204,說明吸附速率下降較慢,確保長時間維持較低的出水電導(dǎo)率。對于Lagergren準(zhǔn)一級反應(yīng)動力學(xué)模型,隨著電壓的增大,吸附速率K1值隨之增大,吸附達(dá)到飽和的時間較短。對于二級反應(yīng)動力學(xué),隨著電壓的增大