活性炭固定床對(duì)苯酚廢水的動(dòng)態(tài)吸附技術(shù)
苯酚是廢水中的主要污染物，尤其是塑料生產(chǎn)、農(nóng)藥使用等方面，苯酚廢水的排放源比較多，屬于重點(diǎn)監(jiān)測(cè)與治理的污染物。苯酚對(duì)生物體的破壞性非常大，苯酚廢水排放時(shí)應(yīng)該采用活性炭固定床進(jìn)行動(dòng)態(tài)吸附，去除廢水中的苯酚物質(zhì)后安全排放廢水，降低廢水對(duì)環(huán)境的污染，保護(hù)好自然環(huán)境。
1、活性炭固定床對(duì)苯酚廢水的吸附與凈化分析
苯酚廢水的危害性較大，常見于化工廠、制藥廠、塑料廠等產(chǎn)業(yè)中，苯酚是酚類物質(zhì)中的主要污染物，不能忽視其對(duì)自然環(huán)境的影響。苯酚容易引起生物體衰竭，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)死亡的問題?；钚蕴抗潭ù苍诒椒訌U水上有著吸附和凈化的作用，解決了苯酚廢水的危害問題，活性炭吸附是苯酚廢水凈化中的重要方法，利用活性炭固定床提高苯酚廢水的凈化水平，現(xiàn)階段活性炭固定床是苯酚廢水動(dòng)態(tài)吸附的有效方法，而且達(dá)到了成熟的工藝標(biāo)準(zhǔn)?；钚蕴抗潭ù餐ㄟ^動(dòng)態(tài)吸附的方法凈化了苯酚廢水中的多種污染物，確保苯酚廢水可以達(dá)到排放的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)有利于提高苯酚廢水的回收和利用。
2、活性炭固定床在苯酚廢水中的動(dòng)態(tài)吸附試驗(yàn)
(1)試驗(yàn)準(zhǔn)備。
試驗(yàn)中準(zhǔn)備好活性炭，要求活性炭的比表面積是998.4?O/g，亞甲基藍(lán)是279mg/g，碘值是788mg/g。苯酚，該試驗(yàn)中專門使用超純水與苯酚融合，配置出苯酚溶液?；钚蕴抗潭ù矂?dòng)態(tài)吸附的試驗(yàn)中需要準(zhǔn)備好恒流泵，可以選擇型號(hào)是HL-2B的恒流泵，動(dòng)態(tài)吸附時(shí)使用的是玻璃材質(zhì)的吸附柱，玻璃柱。
(2)試驗(yàn)過程。
試驗(yàn)的基本結(jié)構(gòu)為：正常的室溫環(huán)境中，先把棉網(wǎng)墊在玻璃吸附柱的下部，盡量選擇大孔徑的棉網(wǎng);接下來把苯酚吸附柱固定到鐵架子臺(tái)中，吸附柱內(nèi)放入適量的活性炭，同時(shí)吸附柱的底部和恒流泵連接起來，使用橡膠管連接兩者即可。苯酚水會(huì)在虹吸條件下按照自下而上的順序流動(dòng)，試驗(yàn)中為了模擬活性炭固定床的動(dòng)態(tài)吸附條件，需要調(diào)節(jié)苯酚溶液的速率。根據(jù)活性炭固定床對(duì)苯酚廢水的動(dòng)態(tài)吸附條件，設(shè)計(jì)好研究試驗(yàn)的內(nèi)容。按照苯酚廢水的實(shí)際情況調(diào)配苯酚溶液，用來代替苯酚廢水，試驗(yàn)中檢測(cè)水中苯酚物質(zhì)的含量，在此基礎(chǔ)上繪制動(dòng)態(tài)吸附的相關(guān)曲線，以原水為參考，標(biāo)記苯酚含量是10%、90%的吸附時(shí)間。試驗(yàn)中測(cè)量出初始的進(jìn)水流量、苯酚含量、活性炭固定床的模擬高度，研究3項(xiàng)參數(shù)對(duì)動(dòng)態(tài)吸附的影響。初始進(jìn)水流量是4.82mL/min，此時(shí)固定床高度的數(shù)值是12cm，試驗(yàn)研究中苯酚溶液配置了3種質(zhì)量濃度，分別是：100mg/L、150mg/L、200mg/L，用于研究進(jìn)水流量在不同苯酚溶液質(zhì)量濃度下的固定床高度。試驗(yàn)中設(shè)置苯酚溶液質(zhì)量濃度是150mg/L，固定床高度設(shè)置成12cm，保持兩種參數(shù)不變，改變苯酚融合到活性炭固定床的進(jìn)水體積流量，改為3.31、4.82、6.47mL/min，當(dāng)測(cè)定固定床的高度數(shù)據(jù)時(shí)，記錄下苯酚溶液的質(zhì)量濃度與進(jìn)水時(shí)的體積流量。試驗(yàn)中采用規(guī)定的測(cè)定方法分析活性炭固定床對(duì)苯酚廢水動(dòng)態(tài)吸附的影響。針對(duì)試驗(yàn)研究過程構(gòu)建研究動(dòng)態(tài)吸附的數(shù)學(xué)模型，模型要和試驗(yàn)匹配，數(shù)學(xué)模型中模擬試驗(yàn)的過程，致力于獲取活性炭固定床對(duì)苯酚廢水動(dòng)態(tài)吸附的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。本文以穿透模型為例，分析動(dòng)態(tài)吸附的試驗(yàn)過程。穿透模型中提供了假設(shè)的條件，其可參考試驗(yàn)研究的實(shí)際內(nèi)容實(shí)行假設(shè)，模型中得出活性炭固定床對(duì)苯酚廢水動(dòng)態(tài)吸附作用下，吸附速率和活性炭穿透時(shí)的關(guān)系，實(shí)際吸附速率下降概率，與穿透概率及吸附概率成正比例的變化關(guān)系，穿透模型促使數(shù)學(xué)計(jì)算簡(jiǎn)單化，利用如下公式獲取動(dòng)態(tài)吸附的參數(shù)：
上述公式中，ρ0、ρ表示初始進(jìn)水的質(zhì)量濃度、出水苯酚的質(zhì)量濃度;kYN是吸附速率常數(shù)，t、t0.5表示吸附時(shí)間、出水質(zhì)量濃度達(dá)到進(jìn)水苯酚的50%時(shí)消耗的時(shí)間[4]。該穿透模型中的數(shù)學(xué)計(jì)算專門分析吸附傳質(zhì)速率，模型中表明了吸附常數(shù)越大，穿透模型的曲線斜率就會(huì)越大。試驗(yàn)中還研究了無效厚度理論，無效厚度是指活性炭固定床動(dòng)態(tài)吸附苯酚廢水的過程中，動(dòng)態(tài)吸附處于透過點(diǎn)位置，此時(shí)固定床吸附苯酚的床層厚度不達(dá)標(biāo)，固定床動(dòng)態(tài)吸附達(dá)到完全吸附的能力狀態(tài)，實(shí)際并沒有完全吸附匹配的苯酚質(zhì)量濃度。無效厚度理論(LUB)的表達(dá)公式如下：
公式中，L是固定床床層的長度，tb表示穿透時(shí)間，t*是0.5時(shí)位置的操作時(shí)間。
3、活性炭固定床在苯酚廢水中的動(dòng)態(tài)吸附結(jié)果
根據(jù)活性炭固定床在苯酚廢水中的動(dòng)態(tài)吸附研究，從進(jìn)水苯酚含量、固定床高度、進(jìn)水流量3個(gè)方面，分析動(dòng)態(tài)吸附的影響結(jié)果，如下：
3.1 進(jìn)水苯酚
以下圖1為參考，分析進(jìn)水苯酚中活性炭固定床動(dòng)態(tài)吸附的結(jié)果，初始階段，進(jìn)水泵分的含量增加時(shí)，穿透時(shí)間的曲線有明顯的左移現(xiàn)象，也就是說苯酚含量會(huì)對(duì)活性炭固定床的飽和速率產(chǎn)生一定程度的影響，苯酚溶液的含量變大，固定床動(dòng)態(tài)吸附的驅(qū)動(dòng)力也會(huì)變大，活性炭吸附了大量的苯酚物質(zhì)，固定床內(nèi)活性炭與苯酚物質(zhì)的質(zhì)量增加，帶動(dòng)向前傳動(dòng)的速度。
3.2 固定床高度
固定床的高度增加后，廢水中的苯酚與活性炭的接觸時(shí)間會(huì)變長，增加了活性炭動(dòng)態(tài)吸附苯酚的量，穿透點(diǎn)會(huì)向右側(cè)移動(dòng)，活性炭固定床上的填料高度增加后，苯酚在固定床上的停留時(shí)間會(huì)增加，促進(jìn)活性炭動(dòng)態(tài)吸附苯酚，有效提高了固定床的吸附能力，保障動(dòng)態(tài)吸附的效果。
3.3 進(jìn)水流量
苯酚廢水溶液的進(jìn)水流量加快后，穿透點(diǎn)偏左，說明進(jìn)水流量越大，廢水中的苯酚物質(zhì)與活性炭固定床的接觸時(shí)間減小，固定床會(huì)在短時(shí)間內(nèi)趨向于飽和，提前了穿透的時(shí)間點(diǎn)。高流速下的活性炭固定床動(dòng)態(tài)吸附的效果不如低流速的條件。綜上所述，活性炭固定床動(dòng)態(tài)吸附廢水中苯酚物質(zhì)時(shí)，受到進(jìn)水流量、固定床高度、進(jìn)水流量因素的影響，調(diào)節(jié)好各項(xiàng)參數(shù)才能保障活性炭固定床動(dòng)態(tài)吸附的效果，凈化苯酚廢水。
4、結(jié)束語
活性炭固定床在苯酚廢水中的動(dòng)態(tài)吸附，凈化了廢水資源，解決了苯酚廢水的環(huán)境污染問題。活性炭固定床的動(dòng)態(tài)吸附方式?jīng)Q定了苯酚廢水的凈化效果，采用試驗(yàn)研究的方法，規(guī)劃好活性炭固定床的具體應(yīng)用，滿足苯酚廢水的凈化需求，最主要的是優(yōu)化活性炭固定床在苯酚廢水中的動(dòng)態(tài)吸附作用。(來源：廣東亮科環(huán)保工程有限公司)