摘要:利用流化床工藝制得了水處理用廉價活性焦，并對其進行了孔結構分析和水處理工藝實驗，測定了吸附等溫線和動力學曲線．水處理實驗表明，流化床制廉價活性焦對造紙廢水具有良好的處理效果.
關鍵詞:活性焦，CODcr，吸附量，流化床，造紙廢水
O 引 言
我國水資源短缺，人均占有量隻有******平均水平的1／4，随着經濟的發展，水污染問題已經嚴重制約了經濟的可持續發展，甚至威脅到人民群衆的生命安全．活性炭由于其獨特的孔結構和吸附性能，能有效地去除污水中大部分有機物和某些無機物，被廣泛地應用于水質淨化過程，成為城市污水和工業廢水深度處理***有效的方法之一．但活性炭價格昂貴，目前市場價格為每噸數千元甚至上萬元，加之一般污水排放量較大，水處理成本高，企業難以承受，阻礙了其應用．因此，開發低成本的污水處理技術是目前研究開發的重點．活性焦與活性炭相比，比表面積相對較小，但一般微孔發達，具有良好的吸附能力．成型活性焦已工業化規模用于煙氣脫硫，但由于其制備過程繁雜(與活性炭類似)，價格高，其用于水處理的研究鮮有報道．一些研究單位也曾進行了廉價活性焦的研究，但均未見大規模工業化生産的報道．中國科學院山西煤炭化學研究所在其多年煤氣化技術研發的基礎上開發了流化床活性焦制備工藝，可以大規模清潔生産．其制備的活性焦用于煙氣脫硫，表現了良好的脫硫性能．本文旨在對流化床制活性焦的水處理性能及工藝過程進行研究，為活性焦水處理的應用提供一定的基礎．
1 實驗部分
1．1流化床工藝制活性焦
将原煤(工業分析和元素分析見表1)破碎至0mm～6mm左右，在中國科學院山西煤化所灰熔聚流化床粉煤氣化中試裝置上，以空氣／水蒸氣為活化劑，在850 C～950℃的溫度範圍内下，停留時間為10 min～30 min左右，同時炭化活化制得活性焦(稱為AC—A)．活性焦的孔結構特性見表2．
1．2水處理實驗裝置與方法
實驗所用的廢水取自某造紙廠一級處理後的廢水，分别用靜态和動态實驗來評價活性焦水處理性能． 評價指标為重鉻酸鉀法COD (GBl1914—89)．
1．2．1 靜态吸附實驗
在室溫下，分别向5個250 mL的三角燒瓶中加入不同量的活性焦，然後向每個燒瓶中加入100 mL 原廢水，再将各三角燒瓶分别放在攪拌器上攪拌2 h，後将各三角燒瓶中廢水過濾，測定原廢水和各濾液的CODcr ，計算不同活性焦用量下COD 的去除率．
在室溫下，将一定量選定的活性焦加入 2 000 mL燒杯中，然後加入1 000 mL的原廢水，将燒杯放在磁力攪拌器上攪拌，在攪拌的情況下，分别在0．50 h，0．75 h，1．00 h，I．50 h，1．83 h，2．00 h和 2．25 h時取燒杯中水樣20 mL，将取出的水樣過濾，測定原廢水和各濾液的CODcr ，計算不同吸附時間下CoD 的去除率．
1．2．2 動态實驗
實驗工藝過程見圖1，裝置由一個原水儲槽、一個流量計和三個串聯的有機玻璃吸附柱組成，三個吸附柱後分别設有取樣口．吸附柱内徑2．6 cm，高 45．5 cm．實驗時下部進水，上部出水，靠壓差自流．
2 結果與分析
2．1 活性焦用量對CODcr吸附效果的影響
控制活性焦用量分别為0．5 g，1．0 g，1．3 g， 1．5 g，2．5 g，3．0 g，振蕩2 h，進行靜态吸附，結果見圖2．
由圖2可知，随着活性焦用量的增加，造紙廢水CODcr的去除率上升．活性焦用量為1．5 g時，CODcr去除率可達15 ．以後随着活性焦用量增加，CODcr去除率沒有明顯差異．說明活性焦吸附性能不僅與用量有關，還可能與活性焦的孔徑大小和分布有關．廢水中可溶性有機物分子量大小不一，活性焦的孔徑分布與可溶性有機物的分子量大小相匹配，活性焦才具有高的吸附率和脫除效率．實驗表明，當廢水中與活性焦孔徑相匹配的可溶性有機物被吸附後，即使再增加活性焦用量，廢水中其他可溶性有機物的去處也不會有明顯的效果．一般認為孔徑為吸附物分子直徑的2～3倍較合适．因此，處理一定量和一定濃度的造紙廢水時，活性焦有一個***佳用量．本實驗活性焦處理造紙廢水活性焦的***佳用量為1．5 g活性焦／100 mL廢水．
2．2 動态實驗
如圖1所示，實驗中使用一個吸附柱，活性焦裝 填量206．5 g，原水儲槽中造紙廢水的初始CODcr為 350．7 mg／L，調節污水流速，使污水在管中停留時間 達到2 h，測得出水體積和造紙廢水CODcr去除率曲線 (見圖8)．實驗過程中，污水的濁度有明顯的變化，由 渾濁變為無色透明，由此可見，活性焦對去除濁度有 一定的效果．由圖8可知，随着濾出液體積的增大，造 紙廢水的CODcr 去除率逐漸降低．當出水體積達到 l1 483．0 mL時，CODcr去除率急速下降，此時認為活 性焦已經吸附飽和，其飽和吸附容量為7．2 mg／g．實 驗可得活性焦的***佳用量為18 kg活性焦／t廢水．
3.結論
活性焦對造紙廢水有較好的處理效果．工作飽和吸附容量為7.2mg／g．
