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邻硝基苯酚和对硝基苯酚是重要的精细化工中间体和医药原料,在它们的生产过程中和作为原料、产品使用过程中,排放出有毒、难降解废水,污染周围的水源,使水中含有低浓度的硝基苯酚。这样,不仅造成有用原料的白白流失,还对人们的健康造成危害。
本文针对上述情况,采用具有卓越吸附性能的活性炭纤维吸附处理低浓度的受污染水源和较高浓度的废水,并分别以邻硝基苯酚作为受污染水源典型污染物,对硝基苯酚作为较高浓度废水的典型污染物,对活性炭纤维吸附邻硝基苯酚的行为和对硝基苯酚废水的治理及资源化作了较系统的研究。本论文研究的主要内容与结论如下。
邻硝基苯酚在活性炭纤维YT1000、YT1300、YT1600、A10和A12上的吸附符合Freundlich和Langmuir吸附等温方程,吸附为优惠吸附,吸附量随温度的升高而减小。在五种活性炭纤维活性炭纤维中,A12吸附邻硝基苯酚效果最好,这表明活性炭纤维的吸附量不但与比表面积有关,还与其它因素有关。
邻硝基苯酚在活性炭纤维YT1000、YT1300、YT1600、A10和A12上的吸附焓变均为负值,且吸附焓变均小于40kJ/mol,表明邻硝基苯酚在这五种活性炭纤维上的吸附主要为放热的物理吸附过程。它们的吸附焓变随吸附量的增加而减小,表明活性炭纤维表面的不均匀性,邻硝基苯酚首先占据能量较低的活性点。邻硝基苯酚在活性炭纤维YT1000、YT1300、YT1600、A10和A12上的吸附熵变△S都为负值,且它们的吸附熵变△S随着平衡吸附量的增大而增大。邻硝基苯酚在活性炭纤维YT1000、YT1300、YT1600、A10和A12上的吸附自由能变化总是负值,说明上述吸附过程是自发进行的。
溶液的pH对活性炭纤维吸附邻硝基苯酚有较大的影响,当pH<6时,有较好的吸附效果。活性炭纤维目数越大,吸附速度越快,但对最终的平衡吸附量没有影响。温度的增大可以提高吸附速度,但减少了平衡吸附量。
活性炭纤维A12对对硝基苯酚的吸附是放热的,低温有利于吸附,高温有利于脱附。溶液的pH对活性炭纤维A12吸附邻硝基苯酚有较大的影响,当pH<5时,有较好的吸附效果;溶液中硫酸钠盐含量的增加,对活性炭纤维吸附对硝基苯酚有利;小块状的活性炭纤维仍有较快的吸附速度。@2在研究的动态吸附流速范围内(1.07~3.92L/h),吸附流速对穿透曲线影响不大,特别是在穿透前(出柱溶液对硝基苯酚的浓度<50mg/L),对吸附效果几乎没有影响。处理初始浓度波动较大的废水,活性炭纤维有很强的适应能力。活性炭纤维的装填高度存在一个最佳值。在pH~4.3,常温,吸附流量3.27L/h的条件下,装填7.43g活性炭纤维A12的φ15×350吸附柱,吸附处理含对硝基苯酚2046.7mg/L的废水,处理后出水对硝基苯酚浓度<10mg/L,去除率>99.5%,活性炭纤维有效吸附量达468mg/g。选用8%氢氧化钠作为脱附剂,脱附率可达100%,高浓脱附液经酸化、降温结晶可回收对硝基苯酚。重复实验表明,吸附一脱附性能稳定,采用活性炭纤维吸附法处理对硝基苯酚废水是可行的。