湿式氧化法再生粉末活性炭的研究

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双膜(微滤/超滤-反渗透)工艺在污水回用方面得到广泛应用,该工艺中在制备70%回用水的同时,也会产生30%含有高浓度污染物的反渗透浓水(ROC),若直接排入环境,将产生十分不利的影响。粉末活性炭(PAC)吸附法是处理反渗透浓水的优选方法之一。世界各国每年有大量的PAC用于水和污水处理,使用量逐年增长,大量的PAC吸附水中污染物后,自身也变成有毒有害的固体废物,若处置不当就会造成二次污染。若将这部分PAC作为固体废物处理,又会增加固体废物的处置费用。因此,再生利用废弃PAC具有重要的环境和经济效益,应用前景广阔。本研究对湿式氧化法再生PAC进行了初步研究。湿式氧化法再生PAC可以避免二次污染,再生损失较小,适于再生吸附了难降解有机物的PAC。影响PAC再生的因素主要有再生温度、再生时间和充氧量等。湿式氧化再生实验中确定充氧量为0.1MPa,设定再生温度为150℃、200℃和250℃,再生时间设为0.5h和1h。本论文研究了六个再生条件,其中最佳的为200℃、1.0h的工艺组合,以有机物指标DOC、COD、UV254表征的PAC再生率分别为80.54%、83.92%、87.73%。同一再生时间下,200℃时PAC的DOC和UV254再生率均为最高,再生炭的微孔和中孔与新炭的比值最接近100%,孔隙结构恢复得最好;而250℃时PAC的COD表征的再生率为最高,孔隙中的污染物氧化分解得更为彻底,但高温再生后微孔结构遭到破坏。当再生时间为1h时,200℃能更好地恢复饱和炭的微孔结构。250℃不但不能恢复微孔结构,反而会因温度过高使部分微孔孔径增大,向中孔转变,破坏PAC的孔隙结构;当再生温度为200℃时,1h再生能很好地恢复饱和炭的微孔和中孔结构,其恢复效果好于0.5h再生。循环再生炭以DOC和UV254表征的去除率都随再生次数的增加总体呈现降低的趋势。第四次再生对PAC的孔结构破坏较大,DOC去除率明显较低。UV254去除效果整体较好,多次循环再生对PAC吸附UV254的性能影响较小。循环再生炭以0.9g/L的投量吸附反渗透浓水时,以DOC和UV254表征的PAC再生率都随循环再生次数的增加而不断减小。DOC表征的再生率与再生炭的微孔比孔容量和比表面积都呈现线性相关。
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