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糠醛渣制备活性炭及其对糠醛废水脱色性能的研究

王东旭  
【摘要】: 糠醛又名呋喃甲醛,是一种重要的有机化工原料和化学溶剂,主要由玉米芯等生物质原料水解制得。在糠醛生产过程中,产生大量的废渣和废水,若处理不当,会对土壤、水体、大气等环境造成严重污染。本文针对糠醛生产的固体废弃物糠醛渣,根据其特性提出用废渣制备活性炭,探索最佳制备工艺,并研究了制备的活性炭产品对废水的脱色性能,为糠醛行业实现节能减排、清洁生产提供理论依据和实践经验。 本文通过对糠醛渣进行热重分析,讨论了糠醛渣的热解反应过程,以此为依据选择合适的炭化温度为450℃。同时研究了高温条件下热解反应的气相产物,结果显示H2、CO以及CH4等可燃气体所占比重较大,其中以H2和CO为主,因此,可将尾气回收利用。 在糠醛渣制备活性炭的实验中,采用传统的物理活化法,以水蒸气为活化剂活化糠醛渣,着重研究了活化温度、活化时间以及水蒸气流量对活性炭产品性能的影响。综合考虑活性炭性能、得率以及糠醛渣利用率的情况下,确定在450℃炭化60 min的条件下,最佳制备工艺为活化温度850℃,活化时间40 min,水蒸气流量0.15 g/(min-g醛渣)。此条件下活性炭产品得率28.98%,碘吸附值和亚甲基蓝吸附值分别为1074.87 mg/g和242.61 mg/g,均达到国家活性炭一级品标准。 在活性炭对糠醛废水脱色的研究中,主要讨论了对脱色性能影响较大的活性炭投加量、混合吸附时间以及溶液温度三个因素。结果显示,随着溶液温度的升高,吸附性能总体呈现上升趋势,活性炭用量为25g/L时,混合10 min脱色率可达96%以上。说明糠醛渣制备的活性炭产品对糠醛废水有良好的吸附脱色能力,可用于废水的净化,为后续处理工艺乃至最终实现糠醛废水零排放奠定基础。


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