黃姜皂素工業(yè)廢渣制備活性炭及其在黃姜皂素廢水脫色中的應(yīng)用研究.pdf

1、皂素工業(yè)是我國特有的生物化工行業(yè)，主要集中在適宜黃姜生長的秦巴山區(qū)的湖北、陜西、河南等省。目前黃姜提取皂素仍然采取傳統(tǒng)、粗放、污染重的“發(fā)酵→酸解”工藝，該工藝不僅產(chǎn)生嚴(yán)重的廢水污染，而且在排放大量經(jīng)硫酸處理的工業(yè)廢渣。解決黃姜皂素的廢水、廢渣是近幾年黃姜產(chǎn)業(yè)需要攻克的重要難題之一，也是促進(jìn)黃姜產(chǎn)業(yè)持續(xù)良好發(fā)展的重要前提，受到國家相關(guān)部門的高度重視。
　　 筆者所在課題組自2002年左右開始關(guān)注皂素生產(chǎn)工業(yè)，在黃姜皂素三廢治理技

2、術(shù)開發(fā)上取得了諸多成果：2004年針對黃姜皂素廢水開發(fā)了“三階段兩相厭氧”工藝；針對黃姜皂素工業(yè)廢渣污染開發(fā)了生產(chǎn)人造板材料的專利技術(shù)。本論文以上述成果為基礎(chǔ)，進(jìn)行了黃姜皂素工業(yè)廢渣制備活性炭、自制活性炭用于黃姜皂素廢水的脫色的研究，得到了以下主要結(jié)論：
　　 (1)獲得了黃姜皂素工業(yè)廢水色度與吸光度的線性關(guān)系曲線，證實(shí)可以廢水在300nm波長下的吸光度來表征廢水的色度。
　　 (2)以碘吸附值、亞甲基藍(lán)吸附值為考察指標(biāo)

3、，利用微波加熱方式、磷酸活化進(jìn)行了制備活性炭的影響因素分析：
　　 ①磷酸濃度：磷酸濃度對碘吸附值影響較大，碘值隨著磷酸濃度的增大而增大，但磷酸濃度達(dá)到70％后，碘吸附值略有下降；亞甲基藍(lán)吸附值隨著活化劑磷酸濃度的增大而緩慢增加。
　　 ②活化時間：碘吸附值及亞甲基藍(lán)吸附值均隨著活化時間增加而增大，但活化時間增加到6min后，碘吸附值及亞甲藍(lán)吸附值基本趨于恒定。
　　 ③浸漬時間：碘吸附值及亞甲基藍(lán)吸附值隨著浸漬

4、時間的延長其值基本沒有顯著的變化。
　　 (3)選擇磷酸濃度、活化時間、浸漬時間為考察因素，進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：各因素影響程度順序?yàn)樘炕罨瘯r間＞磷酸濃度＞浸漬時間；最佳工藝組合為：磷酸濃度為65％、活化時間為7min、浸漬時間為2h。該條件下制得的活性炭碘吸附值為533mg/g、亞甲基藍(lán)吸附值為86mg/g。
　　 (4)通過SEM圖譜及原渣熱重分析曲線分析，黃姜皂素工業(yè)廢渣在磷酸活化、微波加熱制備活性炭的過程中表觀

5、形貌發(fā)生了明顯的變化，表面孔隙清晰可見，殘存在原料中的碎屑顯著減少；微波在磷酸活化過程中起到了高效的加熱效果、促進(jìn)了活化劑磷酸與黃姜皂素工業(yè)廢渣的浸漬，使原料的炭化溫度區(qū)間由158℃-393.5℃縮短在200℃左右，因而磷酸在刻蝕炭表面方面起了重要作用。
　　 (5)黃姜黃色素適合大孔結(jié)構(gòu)的活性炭吸附。試劑用活性炭主要是中微孔結(jié)構(gòu)，而自制活性炭的孔結(jié)構(gòu)主要是大孔結(jié)構(gòu)，因而自制活性炭與試劑用活性炭同時應(yīng)用于黃姜皂素廢水（經(jīng)三階段兩

6、相厭氧→生物接觸氧化處理后的出水）脫色實(shí)驗(yàn)時：自制活性炭對黃姜皂素廢水的脫色效果明顯優(yōu)于試劑用活性炭，在活性炭投加量均為1g/0.1mL、廢水濃度為實(shí)驗(yàn)用水的0.05倍時：自制活性炭對其色度的去除率可達(dá)到91.2％,而試劑用活性炭僅為60％;隨著廢水濃度的增加，自制活性炭吸附量遠(yuǎn)大于試劑用活性炭，在廢水濃度為1時，自制活性炭對色度的單位質(zhì)量吸附量是試劑用活性炭的6倍。
　　 (6)分析了靜態(tài)吸附時活性炭用量、脫色時間、脫色溫度對