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活性炭吸附水中邻苯二甲酸二丁酯及介质阻挡放电再生活性炭的实验研究

丁堃  
【摘要】:随着工业化社会的高速发展,微污染水的净化已成为全球化的环境问题,而邻苯二甲酸酯(PAEs)是水中典型的难降解有机污染物,它能诱发“三致’作用,导致人体不孕不育,尤其是传统的给水处理技术难以进行有效处理。因此,治理含PAEs物质的微污染水研究备受国内外相关专家关注。近年来,活性炭吸附技术在微污染水处理领域备受关注。 针对活性炭吸附水中PAEs物质的发展趋势以及活性炭再生新技术的发展潮流,本论文以低浓度邻苯二甲酸二丁酯(DBP)水溶液为处理目标,采用活性炭(GAC)吸附水中目标物。考察活性炭投加量、实验温度及溶液初始pH值等参数对去除效果的影响,通过正交实验得出优化的吸附条件;在此实验基础上,采用介质阻挡放电等离子体(DBD)再生饱和活性炭,考察放电电压-极板间距、电源频率、活性炭再生量、再生时间等因素对再生效果的影响规律,研究DBD再生技术可行性和实用性。 本论文主要研究结果如下: (1)颗粒活性炭(GAC)对水中低浓度DBP的吸附属于吸热反应,去除效果良好;活性炭投加量M=0.08g,实验温度T=30℃,在弱酸条件(pH=5.0)下,连续吸附12h, DBP去除率能达到98.6%。 (2)通过吸附正交实验,研究活性炭投加量、实验温度及溶液初始pH值对吸附影响程度。实验结果表明,影响程度主次关系为实验温度、活性炭投加量、溶液初始pH值,吸附实验的优化条件为:实验温度T=30℃、初始pH=5.0;在优化实验条件下,GAC对DBP的静态吸附平衡容量约为61.5mg/g, DBP的吸附等温线与Langmuir模型拟合相识度良好,GAC对DBP的吸附作用是可逆的物理吸附。 (3)在不同放电电压、电源频率、活性炭再生量、再生时间的实验条件下,DBD对饱和GAC的再生率随处理时间的延长呈先升后降的趋势,四因素对再生效果影响程度大小依次是再生时间、放电电压-极板间距、电源频率、活性炭再生量;放电电压-极板间距为10kV-10mm、电源频率f=10kHz,再生活性炭量M=2.0g,稳定放电60min后,GAC的再生率能达到81.17%,DBD放电能有效再生饱和活性炭。 (4)对GAC进行再生前,需将其浸泡于pH=3的去离子水中数分钟,使其保持湿润;通过正交实验,得出优化的再生实验条件:U-d=10kV-10mm、 f=10kHz、M=2.0g、T=60min,饱和GAC再生前需经pH=3的水溶液预处理,保持其含水状态。 (5)经过三次循环再生过程的活性炭,能维持良好的吸附性能,总炭损率只有4.90%,再生率稳定保持在70%以上;DBD再生GAC的次数应控制在3次以内,DBD再生法有较好的实用性。


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