改性活性炭去除再生利用水中溶解氧的研究.pdf

1、山西省是水資源嚴(yán)重匱乏的省份，太原市作為能源和化工基地，工業(yè)用水量非常大。如果可以將達(dá)標(biāo)排放的城市污水進(jìn)行再生利用供做工業(yè)用水，既可以實(shí)現(xiàn)污水再生利用，同時(shí)也可以解決太原市的水資源短缺問(wèn)題。然而建設(shè)專(zhuān)門(mén)的輸送再生利用水的管網(wǎng)需要的投資很大。在我國(guó)北方的大部分地區(qū)，冬季氣溫較低，人們主要通過(guò)供熱管道集中供暖來(lái)提高室內(nèi)溫度。然而一年只有4-5個(gè)月左右的供暖周期，其余時(shí)間供熱管道都是閑置的。達(dá)標(biāo)排放的城市污水經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理后的水質(zhì)接近城市熱力網(wǎng)

2、設(shè)計(jì)規(guī)范要求，就可以通過(guò)太原市集中供熱管網(wǎng)輸送，用于工業(yè)用水。但是前提條件是不能對(duì)原有的熱力管網(wǎng)系統(tǒng)造成管道腐蝕，影響后續(xù)的供熱，造成管道腐蝕的原因最主要的是氧腐蝕，其次還有氯離子（Cl-）等的腐蝕，故污水再生水的溶解氧（DO）去除顯得非常重要，傳統(tǒng)去除DO的方法有物理法、化學(xué)法和催化法，催化法由于反應(yīng)迅速但是不增加有毒物質(zhì)進(jìn)入水體而受到廣泛的關(guān)注。
　　本論文利用高壓水熱、等體積浸漬法和高壓水熱與等體積浸漬聯(lián)合法對(duì)原料活性炭（R

3、AC）進(jìn)行改性以后用做催化劑，同時(shí)加入聯(lián)氨與再生水中的溶解氧進(jìn)行反應(yīng)，考察溶解氧的去除效果。結(jié)果表明：270℃下對(duì)活性炭進(jìn)行高壓水熱改性，溶解氧去除效果最好，去除率為53.07％；等體積浸漬法選用溶液浸漬原料活性炭，浸漬溫度60℃、浸漬時(shí)間3h、金屬負(fù)載量5%時(shí)，溶解氧去除效果最佳，去除率為85.92%；聯(lián)合法改性時(shí)，對(duì)原料活性炭先進(jìn)行高壓水熱改性再進(jìn)行等體積浸漬改性，去除效果最佳，去除率可以達(dá)到98.56%。
　　實(shí)驗(yàn)選取效果最

4、佳的改性活性炭做催化劑（GS270-5-Ni-60-3），在靜態(tài)條件下考察溫度、pH值、催化劑投加量等操作條件對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。在動(dòng)態(tài)條件下考察流速對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。結(jié)果表明：溫度越高，反應(yīng)速度越快，溶解氧去除率也越高，45℃時(shí)溶解氧去除效果最好，反應(yīng)開(kāi)始20h后溶解氧去除率就達(dá)到99.46%；堿性條件有利于改性活性炭催化聯(lián)氨去除溶解氧，pH=13可以達(dá)到最佳的除氧效果，反應(yīng)開(kāi)始20h后溶解氧去除率達(dá)到99.64%；催化劑量選取7g/L

5、時(shí)反應(yīng)最快，溶解氧去除效果最佳，反應(yīng)開(kāi)始20h后溶解氧去除率達(dá)到99.64%；流速為5L/h，DO去除效果最佳，溶解氧去除率可以達(dá)到98.74%。通過(guò)正交試驗(yàn)篩選出的改性活性炭催化去除再生水中溶解氧的最佳反應(yīng)條件是：溫度45℃，pH=13，流速5L/h，催化劑量7g/L，去除率可以達(dá)到99.82%。
　　同時(shí)本論文運(yùn)用低溫N2吸附法、SEM和FTIR等手段對(duì)活性炭改性前后及反應(yīng)前后的的樣品進(jìn)行分析表征。氮?dú)獾蜏匚椒ū砻鳎焊邏核疅?/p>

6、法可以改善活性炭孔隙結(jié)構(gòu)，原先被堵塞的微孔被打開(kāi)，部分微孔被拓展成中孔，比表面積、平均孔徑、總孔容積、中孔容積、微孔容積和微孔面積分別增加了、、、、和，先浸漬后高壓水熱聯(lián)合改性后的活性炭的中孔數(shù)量、中孔容積、總孔容積和比表面積等各項(xiàng)表征數(shù)據(jù)均比先高壓后浸漬聯(lián)合改性后要高，負(fù)載金屬的量后者比前者多；經(jīng)過(guò)反應(yīng)后，微孔容積、中孔容積都有所下降，但是微孔容積下降的更多，說(shuō)明微孔在溶解氧的去除過(guò)程中起的作用比較大，中孔次之；通過(guò)SEM及EDS元素

7、分析表明：聯(lián)合改性結(jié)合了兩種單一改性法的優(yōu)勢(shì)，先經(jīng)過(guò)高壓改性后活性炭孔徑變大，孔結(jié)構(gòu)分布均勻，然后再進(jìn)行浸漬改性時(shí)，負(fù)載的Ni含量相比單一浸漬改性有很大程度的提高；通過(guò)FTIR表征發(fā)現(xiàn)：高壓水熱改性、浸漬改性和聯(lián)合法改性基本不會(huì)引起活性炭表面官能團(tuán)種類(lèi)的變化，但是可以引起官能團(tuán)數(shù)量的變化，尤其可以使得有利于催化反應(yīng)的NH和C-O-C-O-C官能團(tuán)數(shù)目增加。
　　本論文對(duì)改性活性炭的制備以及去除水中溶解氧的實(shí)際反應(yīng)條件和反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行