微波法對(duì)吸附撲熱息痛廢水活性炭的再生
中國(guó)污水處理工程網(wǎng) 時(shí)間:2015-11-3 8:33:11
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撲熱息痛是目前主要的鎮(zhèn)痛藥之一,對(duì)消化道無(wú)刺激性,也不會(huì)引起凝血障礙,成為解熱鎮(zhèn)痛藥主要的發(fā)展品種[1-4]。撲熱息痛制備的主要反應(yīng)式見(jiàn)式(1)。撲熱息痛在制備過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的雜質(zhì),主要雜質(zhì)有N-(4-羥基苯基)丙酰胺(N-(4-hy-droxyphenyl)propanamid-e),N-(2-羥基苯基)乙酰胺(N-(2-hydroxypheny-l)acetamide),N-(3-氯-4-羥基苯基)乙酰胺(N-(3-chloro-4-hydroxyphenyl)ace-tamide)等[5],對(duì)于水資源產(chǎn)生巨大的污染,所以需要對(duì)撲熱息痛污水進(jìn)行處理[6]。活性炭在處理?yè)錈嵯⑼次鬯^(guò)程中主要起到了去除雜質(zhì)和除色的作用。在撲熱息痛生產(chǎn)過(guò)程中,活性炭粉末從反應(yīng)釜頂部投入,與撲熱息痛廢水充分混合反應(yīng),然后再通過(guò)過(guò)濾器將廢活性炭過(guò)濾出來(lái)[7]。
活性炭是一種良好的吸附劑,具有較大的比表面積和發(fā)達(dá)的孔結(jié)構(gòu),而常作為炭質(zhì)吸附劑應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、環(huán)境衛(wèi)生和生物醫(yī)藥等許多領(lǐng)域[8,9]。由于活性炭強(qiáng)大的吸附能力,活性炭在污水處理方面起到了重大的作用[10]。因?yàn)榛钚蕴吭谑褂眠^(guò)后吸附能力明顯下降,造成了巨大的資源浪費(fèi),所以對(duì)于活性炭的再生成為了當(dāng)前研究的熱點(diǎn)[11]。
目前活性炭再生技術(shù)主要有加熱再生法[12]、電化學(xué)再生法[13]、微波再生法[14]等。微波再生法是一種高效環(huán)保的方法。常規(guī)加熱往往存在加熱時(shí)間長(zhǎng)、能耗高等問(wèn)題。而通過(guò)微波加熱可以很好地解決這些問(wèn)題。微波加熱技術(shù)有選擇性加熱、加熱速度快、無(wú)污染等特點(diǎn),顯著增加了實(shí)驗(yàn)的效率,縮短了反應(yīng)時(shí)間[15-20]。
本實(shí)驗(yàn)通過(guò)微波加熱的方式對(duì)活性炭進(jìn)行再生,考察再生溫度和再生時(shí)間對(duì)活性炭吸附性能的影響。實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有通入任何保護(hù)氣體和活化氣體,希望探索一種簡(jiǎn)單快捷的再生方法。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1.1 實(shí)驗(yàn)原料和儀器
用于撲熱息痛廢水處理的粉狀活性炭,亞甲基藍(lán)值和含水率分別為45mg/g和30%,自制微波箱式加熱爐(見(jiàn)圖1),烘箱。
1.2 實(shí)驗(yàn)方法
稱(chēng)取廢活性炭20g放入陶瓷坩堝中,將坩堝放入自制微波箱式加熱爐進(jìn)行加熱,功率設(shè)定為(400±20)W,考察再生溫度和再生時(shí)間的影響。加熱完畢后保溫一段時(shí)間,隨后冷卻至室溫,在烘箱110℃下烘干24h,隨后對(duì)活性炭進(jìn)行測(cè)試。
1.3 測(cè)試方法
本實(shí)驗(yàn)所獲得的再生活性炭的亞甲基藍(lán)吸附值根據(jù)GB/T12496.10-1999木質(zhì)活性炭試驗(yàn)方法碘吸附值的測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)定與計(jì)算[21];钚蕴靠捉Y(jié)構(gòu)采用全自動(dòng)物理化學(xué)吸附儀(Autosorb-1-C,康塔公司)進(jìn)行表征測(cè)試,對(duì)最優(yōu)條件下再生的活性炭在77K下進(jìn)行氮?dú)馕綔y(cè)定,比表面積采用BET算法計(jì)算;總孔體積在相對(duì)壓力為0.99的氮吸附量所決定;孔徑分布通過(guò)非定域化密度函數(shù)理論(NLDFT)進(jìn)行表征。采用掃描電鏡(PhilipsXL30ESEM-T-MP)對(duì)活性炭表面形貌進(jìn)行表征。
產(chǎn)物得率=M/(M0 ×0.85)×100% (2)式中:M微波活化后的活性炭質(zhì)量,M0 為活化前活性炭的質(zhì)量,0.85為活性炭的干重率。
2 結(jié)果與討論
2.1 再生溫度對(duì)活性炭亞甲基藍(lán)吸附值和得率的影響
實(shí)驗(yàn)研究了在不同再生溫度(300、400、500和600℃)下,不同再生時(shí)間(5、10、15min)下活性炭的亞甲基蘭吸附值和得率,結(jié)果見(jiàn)圖2和圖3。
從圖2可以看出,隨著溫度的增加,活性炭亞甲基藍(lán)吸附值呈現(xiàn)上升的趨勢(shì),說(shuō)明再生溫度對(duì)活性炭的再生起到了顯著的作用。
從圖3可以看出,隨著溫度的增加,活性炭的得率降低。這是由于溫度升高,炭體的燒蝕程度加深,活性炭得率也就逐步降低。當(dāng)再生溫度為600℃,再生時(shí)間為10min時(shí),活性炭得率亞甲基藍(lán)吸附值和得率分別為187.5mg/g和41.82%。
2.2 再生時(shí)間對(duì)活性炭亞甲基蘭吸附值和得率的影響
實(shí)驗(yàn)研究了在不同再生溫度(450和600℃)下,不同再生時(shí)間(5、10、15、20和25min)下活性炭的亞甲基蘭吸附值和得率,結(jié)果見(jiàn)圖4和圖5。
從圖4可以看出,當(dāng)再生時(shí)間為5~10min時(shí),活性炭的亞甲基藍(lán)吸附量隨著時(shí)間的增加而增加,而當(dāng)再生時(shí)間為10~25min時(shí),活性炭的亞甲基藍(lán)吸附量呈現(xiàn)一個(gè)下降的趨勢(shì)。主要是因?yàn)楸貢r(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致活性炭孔結(jié)構(gòu)的破壞,從而導(dǎo)致活性炭吸附性能的下降。具體參見(jiàn)http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
從圖5可以看出,隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng),活性炭的得率呈現(xiàn)一個(gè)下降的趨勢(shì)。
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