  摘要:針對橡膠促進劑生產廢水有机毒物含量高、成分复雜等特點，采用顆粒活性炭對其進行低濃度吸附研究。結果表明，ｐＨ 為４﹒０-５﹒０，進水ＣＯＤ為５００ ｍｇ／Ｌ，１００ ｍＬ 廢水活性炭用量為５﹒０ ｇ，廢水ＣＯＤ平均去除率達６８％。經動力學分析，均可用 Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ等溫式和 Ｌａｎｇｍｕｉｒ等溫式較好擬合。
  關鍵詞:活性炭﹔吸附﹔橡膠促進劑生產廢水

    橡膠促進劑生產廢水屬于高濃度難降解有机廢水， 廢水主要來源于水洗工序和過濾母液， 特點是色度和濁度低， 但鹽分和 ＣＯＤ 濃度較高， 同時廢水中含有多种雜環有机物〔１〕。目前對該類廢水進行治理研究的文獻報道較少， 多為蒸發、蒸餾等工藝處理〔２，３〕。筆者選用鎮江某化工企業污水處理裝置前端排放的混合促進劑生產廢水作為研究對象， 廢水中的污染物主要有橡膠促進劑以及生產過程中的苯胺、ＣＳ２、二甲苯、環己胺、嗎　等原料， 成分較為复雜。試驗采用顆粒活性炭對該廢水進行吸附研究， 為該類廢水的處理提供了基礎數据和參考。
    １ 試驗條件
    １﹒１ 廢水水質
    廢水水質情況見表 １。
     
    １﹒２ 試驗材料与方法
    １﹒２﹒１ 試劑与儀器
    試劑﹕ 顆粒活性炭， 中國醫藥（集團）上海化學試劑公司﹔ Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７， 江蘇三木集團化工厂， ＡＲ 級﹔ＨｇＳＯ４， 上海試劑四厂， ＡＲ 級﹔Ａｇ２ＳＯ４， 上海試劑一厂，ＡＲ 級﹔Ｈ２ＳＯ４、  ＮａＯＨ， 上海化學試劑有限公司， ＡＲ 級。
    儀器﹕ ｐＨＳ－ ２Ｆ 型數字 ｐＨ 計、   ＦＡ２００４ 上皿電子天平，上海精密科學儀器有限公司﹔ＰＨＧ－ ９１２３Ａ 型電熱恒溫鼓風干燥箱， 上海精宏試驗設備有限公司﹔ＤＫＺ－ ２ 型恒溫振蕩水槽， 上海科學儀器厂。
    １﹒２﹒２ 試驗方法
    （１）靜態吸附﹕帶塞錐形瓶中加入 ２００ｍＬ 廢水水樣， 探討進水濃度、活性炭投加量、反應時間、溫度、ｐＨ以及振蕩頻率等因素對活性炭吸附效果的影響。
    （２）動態吸附﹕將定量活性炭加入到小型玻璃吸附柱（Ｄ３２×４５０） 中組成吸附固定床，測定不同時間濾出液的 ＣＯＤ。
     （３）分析方法﹕采用文獻〔４〕標准方法測定 ＣＯＤ。
     ２ 結果与討論
     ２﹒１ 影響因素的确定
     ２﹒１﹒１ 廢水 ＣＯＤ 對處理效果的影響
     ８個裝有 ５ ｇ 顆粒狀活性炭的帶塞錐形瓶中依次加入原水和稀釋 ８﹒５、５、３﹒５、３、２、１﹒５、１﹒３ 倍的水樣各 ２００ ｍＬ， １００ 次 ／ｍｉｎ， ２５ ℃條件下恒溫振蕩 １ ｈ，測定出水 ＣＯＤ， 結果見圖 １。
    
    由圖 １ 可見， 廢水 ＣＯＤ 保持在 ５００ ｍｇ／Ｌ 時，ＣＯＤ 去除效果最好， 達 ５０％以上。當 ＣＯＤ 增加后，活性炭吸附量逐漸達到飽和， 導致吸附能力下降〔５〕因此， 應保持進水 ＣＯＤ 在 ５００ ｍｇ／Ｌ 左右。
    ２﹒１﹒２ 活性炭投加質量對處理效果的影響
    分別在 ２００ ｍＬ ＣＯＤ 均為 ５４１ ｍｇ／Ｌ 的 ８ 個水樣中依次加入 １、２、３、５、７、９、１２、１５ ｇ 顆粒活性炭，重复前面操作， 結果見圖 ２。
     
    圖 ２ 表明﹕ 廢水的 ＣＯＤ 去除率隨著活性炭用量的增加呈顯著增長趨勢。在活性炭用量達到 １０ ｇ 后去除率曲線漸趨平緩。因此确定 ＣＯＤ 為 ５４１ ｍｇ／Ｌ的 ２００ ｍＬ 廢水活性炭的合理投加質量為 １０ ｇ。
    ２﹒１﹒３ 反應時間對處理效果的影響
    ８ 個 ＣＯＤ 為 ５４１ ｍｇ／Ｌ 的 ２００ ｍＬ 水樣中分別加入 １０ｇ 活性炭。在前述同樣條件下操作， 每隔 １０ ｍｉｎ取出一個水樣測定 ＣＯＤ。結果表明， ＣＯＤ 去除率隨反應時間增加而增大， ５０ ｍｉｎ 后， 去除率無明顯增長。确定試驗最佳反應時間為 ５０ ｍｉｎ。
    ２﹒１﹒４ ｐＨ 對廢水 ＣＯＤ 去除率的影響
    依次將 ８ 個 ＣＯＤ 均為 ５４１ ｍｇ／Ｌ 的 ２００ ｍＬ 水樣的 ｐＨ 調節為 ２﹒５、３﹒５、４﹒５、５﹒５、６﹒５、８、１０、１２。各加
入 １０ ｇ 活性炭， 操作如前。結果表明， ｐＨ＜６ 時， 廢水 ＣＯＤ 去除率 ＞６０％， 當 ｐＨ＞６ 時， ＣＯＤ 去除率急劇下降， 這表明酸性條件有利于活性炭進行吸附。活性炭的大表面積和‘同類互吸’的特點使得活性炭大量吸附橡膠促進劑廢水中的有机物〔６，７〕。試驗确定合理 ｐＨ 為 ４﹒０-５﹒０。
    ２﹒１﹒５ 溫度對吸附效果的影響
    取１５個ｐＨ為４﹒５的２００ｍＬ水樣，加入１０ｇ顆粒活性炭， 分別在 ２５、３５、４５ ℃， １００ 次／ｍｉｎ 的條件下恒溫振蕩 ５０ ｍｉｎ 后測定出水 ＣＯＤ。結果見圖 ３。
     
     由圖 ３ 可見， 隨著溫度升高，ＣＯＤ 去除率呈下降趨勢，升溫不利于吸附。因此确定反應溫度為 ２５ ℃。
    ２﹒１﹒６ 振蕩頻率對吸附效果的影響
    ８個ｐＨ＝４﹒５的２００ｍＬ水樣各加入１０ｇ顆粒活性炭，２５ ℃時分別在 ３０、５０、７０、９０、１１０、１３０、１５０、１７０次／ｍｉｎ 條件下振蕩 ５０ ｍｉｎ 后取出測其 ＣＯＤ。結果見圖 ４。
    
    由圖 ４ 可見，頻率過低過高均不利于吸附。振蕩頻率為 ９０-１１０ 次／ｍｉｎ 時處理效果好。由此确定适宜頻率為 １００ 次／ｍｉｎ。
    ２﹒２ 吸附等溫線
    采用 Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ 方程和 Ｌａｎｇｍｕｉｒ 方程對圖2中數据擬合， 結果見圖 ５ 及圖 ６。
    
    ２﹒３ 穿透曲線的測定
    吸附柱中加入 ７０ ｇ 顆粒活性炭 （ｈ＝３５０ ｍｍ），控制接触時間在 １ ｈ。測定不同時間濾出液的 ＣＯＤ，結果見圖 ７。
    
    由圖７可知， 在進水ＣＯＤ為 ５５６ ｍｇ／Ｌ，出水ＣＯＤ為２０６ｍｇ／Ｌ， 符合國家廢水三級排放標准時，活性炭吸附的穿透點約為 ３０ Ｌ。根据經驗， 實際工程運行中的活性炭對廢水的處理能力較試驗結果最大可放大 ３０％， 因此根据圖 ７ 分析， 每吨顆粒活性炭至少可以處理 ４ ３００ ｍ３ 橡膠促進劑廢水。
    ２﹒４ 活性炭的再生
     將吸附飽和的活性炭分別用質量分數 ２０％的ＮａＯＨ 和 ２０％的 Ｈ２ＳＯ４ 溶 液 浸 泡 ３０、６０、９０、１２０、１５０、１８０、２１０ ｍｉｎ 后， 用水清洗， 酸、鹼和水洗用量均為活性炭体積的 ２ 倍。分別用經酸和鹼再生過的活性炭處理水樣， 結果見圖 ８。
    
    由圖 ８ 可以看出﹕ 酸洗和鹼洗再生均可使活性炭的吸附能力恢复到原來的 ６０％以上。但酸洗需要的時間相對較短。
    ３ 結論
    （１）以活性炭吸附低濃度橡膠促進劑生產廢水，ＣＯＤ 去除率最高達 ６８％。
    （２） 吸附的最佳操作條件為﹕ 進水 ＣＯＤ 約 ５００ｍｇ／Ｌ，１００ｍＬ廢水活性炭用量 ５﹒０ｇ， 反應時間 ５０ｍｉｎ，ｐＨ 為 ４﹒０-５﹒０， 振蕩頻率 １００ 次／ｍｉｎ， 較低溫度。
    （３） 該吸附過程均可用 Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ 等溫式和Ｌａｎｇｍｕｉｒ 等溫式較好地擬合。
    （４） 每吨顆粒活性炭可至少處理 ４ ３００ ｍ３ 橡膠促進劑廢水。

    參考文獻
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