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没食子酸生产废液和废渣的处理与利用

刘文剑  
【摘要】:资源、环境、能源和人口的协调发展是当今世界的重大社会问题。工业生产从可持续发展的战略高度,始终把环境保护和生态平衡放在首位。循环经济是当今国际推进可持续发展的一种新型实践模式,它强调最有效利用资源和保护环境,表现为“资源-产品-再生资源”的经济增长方式,做到生产和消费“污染排放最小化,废物资源化和无害化”,以最小成本获得最大的经济效益和环境效益。 在没食子酸的酸法生产过程中,没食子酸生产废液色度高(深褐色)、酸性大(pH=1.0左右)、浓度高(CODcr=54000mg/L左右、BOD5=1000mg/L左右)、可生化降解性低,极难处理,用单一方法处理很难达标排放,同时在没食子酸的精制过程中产生大量以废弃活性炭为主的废渣,同时废渣中含有少量没食子酸,未经处理排放和随意堆放将给环境造成了严重的污染。本文主要研究了没食子酸生产废液的处理及废炭渣的再生利用。采用Fenton试剂催化氧化—中和沉淀—生物法联合处理没食子酸生产废液,采用热水洗涤回收废炭渣中的没食子酸,然后对废渣进行热再生和KOH活化再生。实验研究结果表明: (1)Fenton试剂催化氧化处理没食子酸生产废液,通过试验得到较佳工艺条件:n(H2O2)/n(Fe2+)(物质的量比)为10:1;双氧水用量为每1L废水加入80mL30%H2O2;反应时间为30min;初始pH值为2.0左右;反应温度为室温。 (2)CaO中和沉淀处理,通过试验得到,先经过Fenton试剂催化氧化后,废水的CODcr由54000mg/L降低到34000mg/L,再由CaO中和沉淀处理后,CODcr降至16900mg/L,去除率达到68.7%;未经过Fenton试剂处理,直接采用CaO中和沉淀,废水的CODcr由54000mg/L只能降到37700 mg/L去除率为30.2%。 (3)生物法处理,通过试验得到随着CODcr浓度升高,去除率下降;浓度越高微生物生长时间越长,CODcr去除率达到最大的时间也较久。 (4)热水洗涤法回收没食子酸生产废炭渣中没食子酸的较佳工艺条件为:固体质量(g)与液体体积(m1)比值为0.151,水洗时间为60min,水洗温度为60℃,没食子酸得率达到51.84 mg/g。 (5)热再生法再生炭的较佳工艺条件为:炭化温度500℃,炭化时间120 min,热再生炭对亚甲基蓝的吸附量达到168.0mg/g,热再生炭平均得率为56.9%。 (6)用KOH活化再生炭的最优条件为:氢氧化钾溶液浓度为90g/L,炭化时间为1h,炭化温度为700℃,浸泡时间为24h。 (7)通过正交实验最优条件得到的KOH活化炭在吸附100ml、100mg/L苯酚溶液时,饱和吸附时间为60min,对苯酚溶液的吸附性能略优于原活性炭,大大优于热再生活性炭。 (8)热再生炭、KOH活化炭和原活性炭的比表面积、孔容和孔径测定表明:原活性炭的比表面积达到1231.5835m2/g,KOH活化炭比表面积为1005.4394m2/g,热再生炭的比表面积为343.3104 m2/g;原活性炭的孔容达到1.0298cm3/g,KOH活化炭孔容为0.7523cm3/g,热再生炭的孔容为0.2354cm3/g;原活性炭的平均孔径为32.5753A,以微孔和中孔为主。KOH活化炭的平均孔径为23.5362A,微孔较多,有部分中孔。热再生炭的平均孔径为10.2348 A,以微孔为主。从而表明热再生炭的吸附性能大大弱于原炭和KOH活化炭,而KOH活化炭的比表面积、孔容虽然均稍小于原炭,但孔径也稍小于原炭,对于苯酚等小分子物质的吸附,KOH活化炭的吸附性能略大于原炭。


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