（纺织化学与染整工程专业论文）毛纺企业染整废水治理中吸附剂絮凝剂作用效果的探究——无机吸附剂对酸碱金属离子的吸附研究[纺织化学与染整工程专业优秀论文].pdf

毛纺企业染整废水治理中吸附剂絮凝剂作用效果的探究 一无机吸附剂对酸碱金属离子的吸附研究 摘要 本论文主要研究的是几种吸附剂( 煤、焦炭、煤渣、木炭) 对酸碱金属离子的吸附效 果，并以活性炭的吸附效果为参照，找出较理想的吸附剂。 试验主要研究了如下几个问题： ( 1 ) 几种吸附剂( 煤、焦炭、煤渣、木炭) 对酸碱金属离子的吸附效果 ( 2 ) 各种吸附剂吸附的吸附类型 试验结果表明： ( 1 ) 吸附剂对吸附质的吸附率随着吸附质浓度的增大而降低。相同时间下，吸附剂 的粒径越小吸附效果越好。 ( 2 ) 在对酸碱的吸附试验中，煤渣无论对酸的吸附效果还是对碱的吸附效果都比活 性炭的好，其中1 2 0 目的煤渣对醋酸的吸附量为2 4 0 o m g g ，对甲酸的吸附量 为2 3 5 6m g g ，对硫酸的吸附量为2 5 4 2m g g ，对草酸的吸附量为2 9 6 0 m g g ，对柠檬酸的吸附量为3 9 3 6m g g 。煤对氢氧化钠吸附最好，吸附量为 1 0 3 5m g g 。 ( 3 ) 在对金属离子的吸附试验中，其中对铜离子的吸附效果最好，3 5 目煤渣对其吸 附率达到1 0 0 。在对铬离子的吸附，活性炭吸附效果较好，达到了3 7 。在对 铁离子的吸附，只有煤渣有吸附效果，其他四种吸附剂无明显效果。 ( 4 ) 煤渣、活性炭、木炭在吸附醋酸，甲酸时，其吸附符合弗罗因德利希吸附等温 式( f r e u n d l i c hi s o t h e r m ) 。煤在吸附醋酸，氢氧化钠时，其吸附符合弗罗因 德利希吸附等温式( f r e u n d l i c hi s o t h e r m ) 。 关键词：吸附类型；吸附剂；吸附质 e i n q u i r y o f a b s o r b e n ta n df l o c c u l a n t i nd y e i n ga n df i n i s h i n g 、7 v ：f s t e w 盯e r o fw o o lt e x t t i l ei n d u s t r y i n o r g a n i ca d s o r b e n tf o ra c i d 、a l k a l i 、 m 匣1 1 a li o n sa d s o i 心t i o n a b s t r a c t i nt h i st h e s i sw es t u d yt h a ts e v e r a la d s o r b e n t ( c o a l ，c o k e , c o a lc i n d e r , c h a r c o a l ) a d s o r p t i o no n a e i a , a l k a l i ，m e t a li o n s ，a n dt oa c t i v a t e dc a r b o na d s o r p t i o na sar e f e r e n c et oi d e n t i f yt h ep r e f e r r e d a d 翻弧b e 吐 i nt h i ss t u d yt h ef o l l o w i n gm a j o rr e s e a r c hq u e s t i o n s ： ( 1 ) s e v e r a la d s o r b e n t ( c o a l ，c o k e , c o a lc i n d e r , c h a r c o a l ) t oa c i d , a l k a l i ，m e t a li o n s a d s o r p t i o n ( 2 ) ma d s o r p t i o no fv a r i o u st y p e so fa d s o r b e n t e x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o wt h a t ： ( 1 ) a d s o r b e n ta d s o r p t i o n r a t eo fa d s o r b a t ew i t l l i n c r e a s i n ga d s o r b a t , c o n c e n t r a t i o n d e c r e a s e s s a m et i m e ，t h ea d s o r b e n to ft h em e s ht h eb e t t e r t h eg r e a t e rt h ea b s o r p t i o n ( 2 ) o na c i d - b a s ea d s o r p t i o ne x p e r i m e n t ，c i n d e ra d s o r p t i o nb o m f o ra c i do ra l k a l ia d s o r p t i o n o na c t i v a t e dc a r b o nt h a nt h eg o o d ，t h ep u r p o s eo fw h i c h12 0c i n d e ra c e t i ca c i d a d s o r p t i o nc a p a c i t yo f2 4 0 0 m g | o f f o r m i ca c i da d s o r p t i o nc a p a c i t yo f2 3 5 6m g | 各 s u l f a t ea d s o r p t i o nc a p a c i t yo f2 5 4 2m g | 骸t h ea d s o r p t i o no fo x a l i ca c i da m o u n to f 2 9 6 0m g g ，c i t r i ca c i da d s o r p t i o no nt h ea m o u n to f3 9 3 6m g 备 ( 3 ) t h ea d s o r p t i o no fm e t a li o n si nt h ee x p e r i m e n t ，i nw h i c ht h ea d s o r p t i o no fc o p p e ri o n s t h eb e s t ，3 5m e s hr e s i d u eo ft h e i ra b s o r p t i o nr a t eo f10 0 i nc h r o m i u mi o na d s o r p t i o n , a c t i v a t e dc a r b o na d s o r p t i o nw e l l ，r e a c h i n g3 7 i nt h ea d s o r p t i o no fi r o ni o n s ，o n l yt h e c i n d e rw i t ha d s o r p t i o ne f f e c t s ，t h eo t h e rf o u rh a dn os i g n i f i c a n te f f e c to fa d s o r b e n t ( 4 ) a d s o r p t i o no fa c e t i ca c i d ，f o r m i ca c i d ，i t sa b s o r p t i o ni nl i n ew i t hf r e u n d l i c hi s o t h e r m h ( f r e u n d l i c hi s o t h e r m ) c o a li n t h ea d s o r p t i o no fa c e t i ca c i d , s o d i u mh y d r o x i d e , i t s a b s o r p t i o ni nl i n ew i t hf r e u n d l i c ha d s o r p t i o ni s o t h e r m k e yw o r d s ：a d s o r p t i o nt y p e ；a d s o r b a t e ；a d s o r b e n t i i l 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究工作 所取得的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。除文中已经注明引用的内 容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的 研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文作者签名： 冯多碍日期：2 o o c 年1 2 - 月2 盘日 学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解北京服装学院有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京服装学院。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅、 借阅和复印：学校可以将学位论文的全部或部分内容公开或编入有关数据库进行 检索，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。 保密的学位论文在解密后适用本授权书。 学位论文作者签名：髑乡荨 日期：如9 年7 2 月砸日 导师签名： 王斧自厂卑日期：z 8 叼年肛月2 ，。日 北京服装学院硕+ 学位论文 月i j置 现代社会，人们的生活水平不断提高，不仅注重自己的生活质量，也开始关注周围 的环境。随着工业化的进程，社会不断进步，然而由此产生的环境问题，也越来越多的受 到人们的关注。保护环境，节能减排，是人们达成的共识，也是社会发展的必然。 毛纺行业是我国传统的行业之一，已有一个多世纪的发展历史。上个世纪9 0 年代以 来，随着我国经济快速发展，其行业用水量和排水量也大幅度增长【1 1 ，大量水资源收到污 染。其废水c o d 值和b o d 值较高，难以生物降解，故对生态环境造成了巨大的损害，不 利于经济的持续性发展【2 1 。近年来随着社会的发展，人民生活水平的提高，对周围环境的 关注与日俱增。因而要实现毛纺行业的可持续发展，其的污染问题是重中之重【3 1 。 现行的废水处理方法主要有，物理化学处理法，化学处理法，生物催化法，新型生 物脱色技术。 其中吸附法是废水处理的一种重要的物化方法，这种方法是将活性炭、粘土等多孔 物质的粉末或颗粒与废水混合，或让废水通过由其颗粒状物组成的滤床，能有效的去除废 水中多种污染物，经处理后出水水质好且比较稳定，因而吸附法在废水处理中有着不可取 代的作用【4 】。随着排放标准的日趋严格、水资源回收利用的日益迫切，吸附法在废水处理 中的作用将越来越重要。 毛纺企业中的染整废水主要包括洗毛废水和染色废水。毛纺企业中洗毛废水含有大 量的碱，在排放废水时需加入大量的酸来中和；羊毛染色需要在酸性条件下染色，而且在 染色时需要加入硫酸、醋酸、甲酸等酸，造成其染色废水中含有大量的酸，在排放时需加 入大量的碱来中和。这样就加大了毛纺企业的运营成本。 本课题主要研究的是毛纺企业染整废水处理中吸附剂、絮凝剂作用效果的探究中几 种无机吸附剂对毛纺企业染整废水中酸、碱、金属离子的吸附研究，染整废水中的其他污 染物将会进一步研究。 本课题利用一些价格便宜材料和工业废弃物( 煤、焦炭、煤渣、木炭) 作为吸附剂。 通过各种吸附剂对酸、碱、金属离子的吸附试验，看其对酸、碱、金属离子的吸附能力大 小和吸附规律，并与活性炭吸附效果相比较，找到效果较理想的吸附剂。 第1 章文献综述 第1 章文献综述 1 1 毛纺企业染整废水 毛纺企业染整废水按照其生产工序和生产工艺，排放的工业废水大致可以分为二大类： 洗毛废水和染色废水。 1 洗毛废水 洗毛废水所含的杂质主要为羊毛生长过程中，羊的分泌物和自然环境的沾附物。因而 随羊的品种、产地和剪毛季节不同而差异很大。一般说来这些物质是羊毛脂、羊汗、砂土、 植物质、蛋白质等，再加洗毛过程中需加入洗涤剂及纯碱，所以洗毛废水中除了含有大量 的有机污染物还含有纯碱、表面活性剂等化工原料，成份比较复杂，表现出废水中有机物、 悬浮物高，特别是c o d 、b o d 5 、s s ( s u s p e n d e ds u b s t a n c e ) 指标比其它纺织行业废水高。 下表是洗毛废水的一些水质指标【5 】： 表1 洗毛水质的指标 不同品种、产地的羊毛，由于所含的羊毛脂、羊汗、砂土杂质不同，通常国产羊毛含 杂多，特别泥砂多，在洗毛时所需洗涤量亦多，废水中呈胶体状态悬浮物多，所以洗国外 羊毛的废水各项水质指标较洗国内羊毛的低，国内羊毛中细羊毛较土种羊毛好【6 】。 2 染色废水 毛纺企业染色废水为毛织物在后整理加工过程中染色、洗昵、煮呢、缩呢及化学整理 等工序时产生的废水。 羊毛染色时不但用水量大，且排放量也非常大，其印染加工织物与排放废水重量比是 1 ：1 0 0 0 - - - 2 0 0 0 以上，废水中含有大量的污染物，主要是来自材料加工时所采用的染料、表 面活性剂和整理剂川。近年来，毛纺企业向多品种，多花色，纯毛，化纤等混合型方向发 展，所用染料不仅仅是毛用染料引，而且随着科技水平的提高，新型染料和新型助剂的不断 开发和利用，其性质向更稳定的方向发展，使得形成的废水的抗光解性和抗氧化性增强而降 解性变差，更难处理【9 1 。 毛织物可分为精纺织物和粗纺织物，它们在染整加工过程中有所不同，因而它们之间 2 北京服装学院硕十学位论文 所排放的废水差异较大，一般而言粗纺织物废水的水质要比精纺的差，其色度、c o d 、b o d 是精纺织物所排废水的1 5 2 0 倍之间。但它们水质也有一些相同的特点： ( 1 ) 水质都偏酸性。羊毛必须在酸性条件下染色，在染色时，大多数染料需要加入硫 酸、醋酸、甲酸等酸。而且一些染料水解时也呈酸性，如媒介染料水解时p h 值为3 - - - 4 之 耐1 0 1 。 ( 2 ) 水质温度较高。羊毛在染色时，为了增加其上色率或匀染效果，温度一般较高， 大都在9 0 左右，有时需达到沸点。染色完毕后，经冷水冲洗后，温度仍较高。 ( 3 ) 含重金属铬离子。媒介染料是目前应用于羊毛染色的主要染料，具有价廉、优异 的湿牢度、高得色量和色泽丰满厚重的优点。但其在染色时要用到重铬酸钾做媒染剂，因 此废水中都或多或少的含有铬离子。 ( 4 ) 碳少氮多。因为应用于羊毛染色的染料中，大多数为苯胺类，同时羊毛在高温条 件下染色，鳞片蛋白质受到损伤水解成氨基酸。表现出在废水中b o d 5 低，n 偏高。 ( 5 ) 水质多变。由于毛纺产品的生产批量较小，品种多，因而所用染色工艺，染料， 助剂会有所不同，结果造成了其废水水质变化较大。 1 2 毛纺企业染整废水的处理方法简介 随着染料工业的飞速发展和后整理技术的进步，新型化学助剂、染料、整理剂等在毛 纺企业中被大量使用，但其难降解，有毒有机成分的含量也越来越多，有些甚至是致癌、 致突变、致畸变的有机物，因此对周围环境尤其是水环境的威胁和危害也越来越大f l l 】国 家有关部门也提高了其废水排放的标准。因此为了本行业的可持续发展，开发经济有效的 染整废水处理技术已成为当今本行业关注的课题。 一般来说，毛纺企业废水的处理方法主要有三种：物理处理法、化学处理法、生物处 理法【1 2 1 1 3 1 。 1 2 1 物理处理法 物理处理法主要有吸附法、萃取法、膜分离法等。 吸附法：吸附法是废水处理的一种重要的物化方法，这种方法是将活性炭、粘土等 多孔物质的粉末或颗粒与废水混合，或让废水通过由其颗粒状物组成的滤床，能有效的去 除废水中多种污染物【1 4 】【1 8 】，经处理后出水水质好且比较稳定，因而吸附法在废水处理中有 着不可取代的作用。随着排放标准的r 趋严格、水资源回收利用的日益迫切，吸附法在废 水处理中的作用将越来越重要【1 5 】【16 1 。 吸附剂是吸附的物质基础和前提，吸附剂的种类较多，现用的吸附剂主要有活性炭、 3 第j 章文献综述 天然矿物吸附剂、固体废弃物吸附剂、无机物吸附荆、树脂吸附剂、其它新型吸附剂( 。7 m 。 图1 膨润土 活性炭吸附法对去除水中溶解性有机物非常有效，对阳离予染料、直接染料、酸性染 料、活性染料等水溶性染料具有较好的吸附性能1 2 “。此外，国内也应用活性硅藻土和煤渣 处理传统印染工艺废水，费用较低，脱色效果较好，其缺点是泥渣产生量大，且进一步处 理难度大。 r 衄a k 【i s h m f 2 1 1 等采用廉价的钢厂炉渣、飞尘作为吸附剂处理印染废水。其研究结果表 明：钢厂炉渣和飞尘对酸性染料有较好地除去效果与活性炭的吸附性能相当。 萃取法：萃取是采用与水互不相溶但能很好溶解污染物的萃取剂，使其与废水充 分混合接触后，利用污染物在水中和溶剂中不同的分配比分离和提取污染物，从而净化废 水。 膜分离法：膜分离技术是近几十年来发展起来的一类新型分离技术，以选择透过性 膜为分离介质。在膜两侧加以某种推动力时，原料侧的组分选择性的透过膜，从而达到分 离或提纯的目的。膜分离法是一种新型分离技术，具有分离效率高、能耗低、工艺简单、 操作方便、无污染等优点【2 ”。应用于染料废水的膜技术主要是超过滤、纳滤和反渗透 国内外已有不少研究，如北京市环境保护研究所采用聚砜酰胺滤膜处理洗毛废水”一 总的膜面积为o8 2 m 2 , 透水率为7 扣1 1 0 l h m 2 h ) ，试验稳定运行了10 0 0 h 之多，未发生滕堵塞 现象，对废水的c o d 去除率达8 慨以上，b o d 去除率达到9 5 而且大部分超滤后的水可以 回用。范垂莆等就聚砜中空纤维超滤法处理洗毛废水进行了研究发现能够截留分子量为3 万的超滤膜的超滤性能最好，并且考察了压力、温度、浓度和流速对超滤性能的影响。结果 表明：羊毛脂、总固体( t s ) 和c o d 去除率均在8 0 以上。 但是膜分离技术由于浓差极化、膜污染及膜的价格交贵，更换频率较快，使处理成本 较高，从而严重阻碍了膜分离技术的更大规模工业应用。为提高其效率，一般与化学法混 合使用翻。 北京服装学院硕十学位论文 1 2 2 化学处理法 化学处理法主要有絮凝法、氧化法、电解法等【2 3 1 。 絮凝法：絮凝法又称混凝法。絮凝( 混凝) 法是最古老的水处理方法之一，具有经 济、简便等优点，是国内外水处理领域最常用、最重要的方法【2 4 1 。絮凝剂作为化学絮凝法 水处理技术的核心，一直是研究的重点。 根据絮凝剂的成分及制备方法的不同可大致将目前研究和应用的絮凝剂分为无机絮 凝剂、有机絮凝剂、微生物絮凝剂和复合絮凝剂四大类。 无机絮凝剂主要包括铝系絮凝剂、铁系絮凝剂和镁系絮凝剂三类；有机絮凝剂包括合 成有机絮凝剂和天然有机絮凝剂，合成有机絮凝剂主要有季铵盐类、聚胺盐类及聚腈类， 按照官能团的类型以及官能团在水中解离后所带电荷的性质又可分为阴离子型、阳离子 型、非离子型和两性型有机高分子絮凝剂四种类型。目前印染废水处理用的天然高分子絮 凝剂主要有木质素、壳聚糖及淀粉等；微生物絮凝剂主要是微生物的代谢产物，像糖蛋白、 粘多糖、纤维素、d n a 等嘲；复合絮凝剂主要有无机无机复合型、无机有机复合型两大 类。 王栋等发现，p a c ( 聚合氯化铝) 与阴离子型的p a m 复配使用效果较好，l a s ( 羊毛脂) 去 除率达9 5 ，c o d 去除率在9 0 【2 6 】。 氧化法：臭氧氧化法对多数染料能获得良好的脱色效果，但对硫化、还原、涂料等 不溶于水的染料脱色效果较差【2 7 】。该法脱色效果好，但耗电多，大规模推广应用有一定困 难。光氧化法处理染色废水脱色效率较高，但设备投资和电耗还有待进一步降低。 电解法：电解对处理含酸性染料的印染废水有较好的处理效果，脱色率为5 0 - - 7 0 0 4 ，但对颜色深、c o d 高的废水处理效果较差。 1 2 3 生物处理法 传统的生物处理法有好氧和厌氧生物处理法。好氧生物处理法对b o d 5 去除效果明显， 一般可达8 0 左右，但色度和c o d 去除率不高，而且好氧法的运行费用高并且剩余污泥 的处理或处置不好解决口酊。传统的生物处理法已不能满足印染行业的要求。近年来，主要 又开发了两种工艺，厌氧一好氧一生物炭接触工艺和厌氧一好氧生物转盘工艺。 厌氧一好氧一生物炭接触：对于c o d c ，为8 0 0 - - - 1 0 0 0 m g l 的印染废水，使用该处理工 艺，处理效果完全可以达到国家排放标准，再稍加进一步处理还可回用，系统的污泥趋于 自身平衡。目前已有多家生产厂采用该流程，运转时间最长的达5 年以上，处理效果稳定， 而且从未外排污泥，也没发现厌氧池内污泥过度增长【2 9 1 【3 0 1 。 s 第1 章文献综述 如耿士锁采用生物接触氧化一生物炭流化床串联装置对毛纺印染废水深度处理，进水 c o d c r 为113 - - 2 6 3m g l , b o d 5 为l6 5 6m g l , s s 为1 4 - 18 4m g l ，色度2 0 - - 2 0 0 倍；出水 c o d c ，为1 2 7 8 m g l ，b o d 5 为1 8 m g l , s s 为3 3 9 r a g l , 色度2 5 3 倍；去除率分别为7 0 一8 9 、8 6 9 4 、7 8 7 9 、7 3 9 0 。处理后出水水质良好，水质符合洗涤用水回用 的标准要求。 厌氧一好氧生物转盘：该工艺中厌氧、好氧各有污泥分离与回流装置，整个系统的剩 余污泥全部回流到厌氧生物转盘。该流程对c o d 、色度等的去除率均达到7 0 以上【3 1 】【3 2 1 。 适当投加微量絮凝剂，测得c o d c r 、色度的去除率可提高1 5 2 0 。 1f 3 吸附原理 所谓吸附是指利用多孔性的固体物质，使废水中的一种和多种物质被吸附在固体表面 而去除的方法。具有吸附能力的多孔型性固体物质称为吸附剂，而废水中被吸附的物质则 称为吸附质。吸附法主要用于脱出水中的微量污染物，包括脱色、除臭、脱除重金属和各 种溶解性吸附质及放射性元素等 溶质从水中移向固体颗粒表面，发生吸附，是水、溶质和固体颗粒三者相互作用的 结果。引起吸附的主要原因有：溶质对水的疏水特性；溶质对固体颗粒的高度亲和力。 1 3 1 吸附类型 溶质的溶解程度是确定第一种原因的重要因素，溶质的溶解度越大，则向表面运动的 可能性越小；相反，溶质的僧水性越大，向吸附界面移动的可能性就越大。吸附作用的第 二种原因主要由溶质与吸附剂之间的范德华力或化学建或静电引力所引起，与此相对应， 可将吸附分为三种基本类型： 1 物理吸附 指吸附剂与吸附质之间通过分子间引力( 即范德华力) 而产生的吸附。其特点是没有选 择性，吸附质并不固定在吸附剂表面的特定位置上，而多少能在界面范围内自由移动，因 而其吸附的牢固程度不如化学吸附。物理吸附主要发生在低温状态下，过程放热较小，可 以形成单分子或多分子吸附层。 2 化学吸附 吸附剂与吸附质之间产生化学作用，生成化学键引起的吸附。化学吸附一般在较高温 度下进行，吸附热较大，相当于化学反应热，一般为8 3 7 - - 4 18 k j m o l 。一种吸附剂只能对 某种或几种吸附质发生化学吸附，因此化学吸附具有选择性。由于化学吸附是靠吸附剂和 吸附质之间的化学键力进行的，所以吸附只能形成单分子吸附层。 6 北京服装学院硕十学位论文 3 交换吸附 吸附质的离子由于静电引力作用聚集在吸附剂表面的带电点上，并置换出原先固定在 这些带电点上的其他离子。离子交换是一种特殊的吸附过程，在废水处理中，主要是用于 除去废水中的金属离子，其实质是不溶性离子化合物( 离子交换剂) 上的可交换离子与溶液 中的其他同性离子的交换反应，通常是可逆行化学吸附。 物理吸附和化学吸附并非不相容的，而且随着条件的变化可以相伴而生，但在一个系 统中，可能某一种吸附是主要的。在污水处理中，多数情况下，往往是几种吸附的综合结 果。 一1 3 2 吸附等温式 固体在溶液中的吸附，由于有溶剂的存在，要比固体对气体的吸附复杂的多。目前从 理论上定量地处理溶液吸附还是比较困难的。但从大量的实验结果中，人们找出许多有用 的规律，对处理溶液吸附问题有一定的指导意义。 固体对溶质的吸附量，可根据吸附前后溶液的浓度差来计算： n a ：v ( c o - e ) 上式中，n a 为单位质量的吸附剂在溶液平衡浓度为c 时的吸附量；m 为吸附剂的质量；v 为溶液体积；c o 与c 分别为溶液的初始浓度与吸附平衡浓度。在恒温恒压下，测定吸附量 随浓度的变化关系，作图即可得到溶液的吸附等温线。 固体在稀溶液中的吸附，其吸附一般为单分子层吸附，可用郎缪尔吸附等温式 ( l a n g m u i ra d s o r p t i o ni s o t h e r m ) 来描述： n a = 等 上式中，b 为吸附系数，它不仅与溶质的性质有关，还与溶剂的性质有关；n a m 为单位分子 层饱和吸附量，如已知每个吸附质分子所占有的有效面积，可由a m 计算吸附剂的比表面积。 弗罗因德利希等温线方程( f r c u n d l i c hi s o t h e r me q u a t i o n ) 最初由实验而得，在描述稀释 水溶液中的吸附过程得到了广泛应用。c h e m 和h u n a g 研究了红、黄染料在水溶液中被粒 状活性炭的吸附问题，发现弗罗因德利希吸附等温线与实验数据符合得相当好。弗罗因德 利希公式为： n a = k c n 第1 章文献综述 二一 日一看。 上六二 a 鹊 。h 活性炭 木炭 煤 焦炭。1 2 0 目煤渣对醋酸的吸附率达到3 8 6 ，吸附量为2 4 0 1 m g g 。 1 9 第3 章试验结果与讨论 3 1 2 吸附剂对甲酸的吸附 1 吸附剂对不同浓度甲酸的吸附 5 0 芝4 0 语3 0 萋2 0 1 0 o 0o 10 2o 3 溶液的浓度m o l l 图1 51 2 目煤对不同浓度甲酸的吸附率 注：时间3 0 r a i n温度3 0 l 8 0 萋6 0 萎4 0 2 0 o 0o 1o 2o 3 溶液的初始浓度i = o i 几 出 龉 釜 餐 0o 1o 20 3 溶液的初始浓度m o l l 图1 61 2 目焦炭对不同浓度甲酸的吸附率 注l 时间3 0 r a i n 温度3 0 8 0 6 0 姜4 0 督2 0 0 00 10 2 0 3 溶液的初始浓度m 0 1 1 l 图1 71 2 目煤渣对不同浓度甲酸的吸附率图1 81 2 目木炭对不同浓度甲酸的吸附率 注：时间3 0 r a i n温度3 0 c 印 5 0 芝4 0 萋3 0 鍪2 0 1 0 o 注：时间3 0 r a i n温度3 0 0o 10 20 3 溶液的初始浓度m o l l 图1 91 2 目活性炭对不同浓度甲酸的吸附率 注：时间3 0 r a i n温度3 0 由图1 5 一图1 9 可看出1 2 目的煤、焦炭、煤渣、木炭和活性炭对甲酸的吸附率都随 一 = ! ! 銮壁鏊竺堕堡兰堡笙苎 _ - _ - _ - l - _ _ _ - - _ _ p - _ - - - _ _ - - _ - _ 一一一 甲酸浓度的增加而越来越低，而且降低的趋势越来越小。其原因每种吸附剂的有效吸附面 积都是一定的，当甲酸的浓度很低时，甲酸的量少，有效吸附面积相对大，甲酸很容易被 吸附到吸附剂表面；而随着浓度的增加，甲酸的量加大，吸附剂的吸附总面积不变，其相 对值小了，其吸附也越来越难，因此吸附剂对甲酸吸附率随着吸附质的浓度的增大而降低。 2 不同粒径吸附剂对甲酸的吸附 1 4 1 2 1 0 乎 喜8 蓍6 4 2 o o 5 01 0 0 1 5 02 0 0 2 5 03 0 0 3 5 0 时间m i n 图不同粒径的煤吸附甲酸 注：温度3 0 c 甲酸浓度0 2 m o l l 4 目煤 6 目煤 1 2 目煤 3 5 目煤 1 2 0 目煤 _一一 一 5 01 0 0 1 5 02 0 0 2 5 03 0 0 ： 图2 1 不同粒径的焦炭吸附甲酸 注：温度3 0 。c 甲酸浓度0 2 m o l l 2 l 4 目焦炭 - 6 目焦炭 1 2 目焦炭 3 5 目焦炭 x1 2 0 目焦炭 5 0 5 o 5 o 5 o 5 2 2 l l 一 孚碍釜釜 第3 章试验结果与讨论 2 5 2 0 采 安1 5 萎1 0 5 0 01 0 02 0 03 0 0 4 0 05 0 0 时间m i n 图挖不同粒径的煤渣吸附甲酸 注：温度3 0 1 2 甲酸浓度0 2 m o l l ol 2 0 03400 时间m i n 图乃不同粒径的木炭吸附甲酸 注：温度3 0 甲酸浓度0 2 m o l l 05 01 0 01 5 02 0 02 5 03 0 03 5 0 时间m i n 图2 4 不同粒径的活性炭吸附甲酸 注：温度3 0 甲酸浓度0 2 m o l l 2 2 4 目煤渣 - 6 目煤渣 1 2 目煤渣 - 3 5 目煤渣 1 2 0 目煤渣 4 目木炭 - 6 目木炭 1 2 目木炭 3 5 目木炭 x1 2 0 目木炭 3 5 目活性炭 1 2 0 日活性炭 2 0 0 日活性炭 3 0 0 目活性炭 牾跖药加惦加5 0 9 6 糌釜釜 埔垢m 心加8 6 4 2 o 母糌釜签 北京服装学院硕十学位论文 由图2 0 一图2 4 可看出，各种吸附剂对甲酸的吸附都是粒径越小，吸附率越高。煤， 焦炭，煤渣，木炭对甲酸的吸附率是1 2 0 目数的最高，活性炭的吸附率是3 0 0 目数的最高。 可见吸附剂的目数对其吸附率有很大的影响。 龉 莲 督 o1 0 02 0 03 0 04 0 0 时间m i n 1 2 0 目煤 - 1 2 0 目焦 1 2 0 目煤渣 1 2 0 目1 # 炭 1 2 0 目活性炭 图2 51 2 0 目数的吸附剂对甲酸的吸附率 注：温度3 0 。c 甲酸浓度0 2 m o l l 由上图可以看出1 2 0 目的吸附剂对甲酸的吸附率大小顺序为：煤渣 木炭 活性炭 煤 焦炭。1 2 0 目煤渣对甲酸的吸附率达到4 3 0 ，吸附量为2 1 5 7 m g g 。 文1 3 吸附剂对硫酸的吸附 1 吸附剂对不同浓度的硫酸的吸附 7 0 6 0 芝5 0 锝4 0 莲3 0 警2 0 1 0 0 o 溶液的初始浓度m o l l 图2 61 2 目煤对不同浓度硫酸的吸附率 注：时间3 0 m i n温度3 0 。c 糌 莲 擎 00 0 50 1 o 1 5 溶液的初始浓度m o l l 图2 71 2 目焦炭对不同浓度硫酸的吸附率 注：时间3 0 m i n温度3 0 o 5 o 5 o 5 0 5 o 5 o 5 4 4 3 3 2 2 l l 第3 章试验结果与讨论 1 0 0 永 8 0 喜6 0 摹4 0 整2 0 o 1 0 0 8 0 冰 蒋6 0 蓍4 0 2 0 o 00 0 50 10 1 5 0 溶液的初始浓度m o l l 溶液的初始浓度m o l l 图2 81 2 目煤渣对不同浓度硫酸的吸附率 图2 91 2 目木炭对不同浓度硫酸的吸附率 注：时间3 0 r a i n温度3 0 ( 2注：时间3 0 r a i n 温度3 0 ( 2 永 褂 莲 昏 6 0 1 0 0 溶液的初始浓度m o l l 图3 01 2 目活性炭对不同浓度硫酸的吸附率 注：时间3 0 r a i n温度3 0 c 从图2 卜图3 0 可看出，各种吸附剂对硫酸的吸附率随吸附质浓度的减小而增大。吸 附质浓度越高，吸附率值越大。 2 4 北京服装学院硕十学位论文 2 不同粒径吸附剂对硫酸的吸附 05 01 0 01 5 02 0 02 5 03 0 03 5 04 0 0 时间m i n 2 5 2 0 更1 5 篓1 0 督5 o - 5 图3 l 不同粒径的煤吸附硫酸 注：温度3 0 硫酸浓度0 1 m o l l 图3 2 不同粒径的焦炭吸附硫酸 注：温度3 0 c 硫酸浓度0 1 a o l l 4 目煤 - 6 目煤 1 2 目煤 3 5 目煤 1 2 0 目煤 4 目焦炭 - 6 目焦炭 1 2 目焦炭 3 5 目焦炭 x1 2 0 目焦炭 o 0 1 0 02 0 03 0 04 0 05 0 0 图3 3 不同粒径的煤渣吸附硫酸 注：温度3 0 硫酸浓度0 1 m o l l 2 5 4 目煤渣 - 6 目煤渣 1 2 目煤渣 x3 5 目煤渣 x1 2 0 目煤渣 h 挖 加 8 6 4 2 0 9 6 碍釜蓉 的 加 加 0 6 鼯差鏊 第3 章试验结果与讨论 冰 鲁 羹 蝥 1 8 1 6 1 4 水1 2 龉l o 蠢言 4 2 o o5 01 0 01 5 02 0 0 2 5 03 0 03 5 0 时间m i n 图3 4 不同粒径的木炭吸附硫酸 注：温度3 0 c 硫酸浓度0 1 m o l l 05 01 0 01 5 02 0 02 5 03 0 03 5 0 时间m i n 4 目木炭 - 6 目木炭 1 2 目木炭 3 5 目木炭 x1 2 0 目木炭 3 5 目活性炭 - 1 2 0 目活性炭 2 0 0 目活性炭 x3 0 0 目活性炭 图3 5 不同粒径的活性炭吸附硫酸 注：温度3 0 ( 2 硫酸浓度0 1 m o l l 由图3 1 一图3 5 可得到，除去焦炭外，煤、煤渣、木炭和活性炭对硫酸的吸附率都和 吸附剂的粒径呈反比，即粒径越小吸附率越高。而且各种相同粒径吸附剂对硫酸的吸附也 有所不同。下图是1 2 0 目的各种吸附莉在不同的时间对硫酸的吸附。 2 o 8 6 4 2 0 北京服装学院硕十学位论文 6 0 5 0 冰4 0 霎3 0 督2 0 1 0 0 01 0 02 0 03 0 04 0 0 时间m i n 1 2 0 目煤 1 2 0 目焦炭 1 2 0 目煤渣 x1 2 0 目木炭 x1 2 0 目活性炭 图3 61 2 0 目数吸附剂对硫酸的吸附 注：温度3 0 硫酸浓度0 1 m o l l 由上图可以看出1 2 0 目的吸附剂对硫酸的吸附率大小差距很大，大小顺序为：煤渣 木炭 活性炭 煤 焦炭。1 2 0 目煤渣对硫酸的吸附率达到4 9 1 ，吸附量为2 5 4 3 m g g 。 3 1 4 吸附剂对草酸的吸附 不同粒径的吸附剂对草酸的吸附， 01 0 0 2 0 03 0 0 4 0 0 ，时f 日- m i n 图3 7 不同粒径的煤吸附草酸 注：温度3 0 草酸浓度0 1 m o l l 4 目煤 - 6 目煤 1 2 目煤 x3 5 目煤 1 2 0 目煤 圪 m 8 6 4 2 o 9 6 爵莲餐 第3 章试验结果与讨论 害 得 釜 擎 芝 龉 釜 签 誉 褂 釜 签 05 01 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 03 0 03 5 0 时间m i n 图3 8 不同粒径的焦炭吸附草酸 注：温度3 0 c 草酸浓度0 1 m o l l o5 0l o o1 5 02 0 0 2 5 03 0 03 5 0枷 时间m i n 图3 9 不同粒径的煤渣吸附草酸 注：温度3 0 草酸浓度0 1 m o l l 01 0 02 0 03 0 04 0 05 0 0 时间m i n 图4 0 不同粒径的木炭吸附草酸 注：温度3 0 草酸浓度0 1 m o l l 2 s 4 目焦炭 - 6 目焦炭 1 2 目焦炭 x3 5 目焦炭 x1 2 0 目焦炭 4 目煤渣 6 目煤渣 1 2 目煤渣 3 5 目煤渣 x1 2 0 目煤渣 4 目木炭 - 6 目木炭 1 2 目木炭 3 5 目木炭 x1 2 0 目木炭 o 8 6 4 2 o 钙们；窍历加坫加5 o 4 2 0 8 6 4 2 o 北京服装学院硕十学位论文 3 0 2 5 冰2 0 萎1 5 釜1 0 b 0 o5 01 0 01 5 02 0 02 5 03 0 03 5 0 时间m i n 3 5 目活性炭 - 1 2 0 目活性炭 2 0 0 目活性炭 3 0 0 目活性炭 图4 l 不同粒径的活性炭吸附草酸 注：温度3 0 草酸浓度0 i m o l l 由图3 7 一图4 1 可看出，吸附剂粒径的大小对草酸的吸附率影响很大，相同吸附剂中， 粒径越小的吸附率高，粒径越大的吸附率低。其原因是，粒径高的吸附剂，其比表面积比 粒径大的大，即其具有吸附草酸的比表面积大，吸附草酸的能力强，吸附率自然就高了。 相同粒径的不同吸附剂对草酸的吸附率是不同的，这与其本身的化学和物理性质有关。 下图是1 2 0 目各种吸附剂对草酸吸附率的比较 水 艟 釜 擎 o5 01 0 01 5 02 0 0 2 5 03 0 03 5 0 时间m i n 1 2 0 目煤 1 2 0 目焦炭 1 2 0 目煤渣 1 2 0 目木炭 1 2 0 目活性炭 图4 21 2 0 目吸附剂对草酸的吸附率 注：温度3 0 草酸浓度0 i m o l l 由上图可以看出1 2 0 目的吸附剂对草酸的吸附率大小顺序为：煤渣 活性炭 木炭 煤 焦炭。1 2 0 目煤渣对草酸的吸附率达到4 6 7 ，吸附量为2 9 6 o m g g 。 的钙柏踮筋坫m 5 0 第3 章试验结果与讨论 3 1 5 吸附剂对柠檬酸的吸附 不同粒径的吸附剂对柠檬酸的吸附 1 4 1 2 1 0 求 荨8 萋6 4 2 0 1 0 8 毋6 霎4 蝥 2 0 - 2 o5 01 0 0 1 5 02 0 02 5 0 3 0 03 5 0 时间m i n 图4 3 不同粒径的煤吸附柠檬酸 注：温度3 0 1 2 柠檬酸浓度0 0 7 m o l l 4 目煤 6 目煤 1 2 目煤 3 5 目煤 x1 2 0 目煤 -x x ! 厂 x xf 蕾 ，-一_ 7 ， i 5 01 0 01 5 02 0 02 5 03 0 03 5 时间m i n 图4 4 不同粒径的焦炭吸附柠檬酸 注：温度3 0 c 柠檬酸浓度0 0 7 m o l l 4 目焦炭 - 6 目焦炭 1 2 目焦炭 3 5 目焦炭 x1 2 0 目焦炭 北京服装学院硕+ 学位论文 7 0 6 0 5 0 誉 辜4 0 萋3 0 2 0 l o o 01 0 0 2 0 03 0 04 0 05 0 06 0 0 时间m i n 图4 5 不同粒径的煤渣吸附柠檬酸 注：温度3 0 c 柠檬酸浓度0 0 7 m o l l l 05 01 0 01 5 02 0 02 5 03 0 03 5 0 时间m i n 图4 6 不同粒径的木炭吸附柠檬酸 注：温度3 0 柠檬酸浓度0 0 7 m o l l l o5 01 0 01 5 02 0 02 5 03 0 03 5 0 时间m i n 图4 7 不同粒径的活性炭吸附柠檬酸 注：温度3 0 。c 柠檬酸浓度0 0 7 m o l l 3 i 4 目煤渣 - 6 目煤渣 1 2 目煤渣 3 5 目煤渣 x1 2 0 目煤渣 4 目木炭 - 6 目木炭 1 2 目木炭 3 5 目木炭 x1 2 0 目木炭 3 5 目活性炭 1 2 0 目活性炭 2 0 0 目活性炭 3 0 0 目活性炭 o 8 6 4 2 0 冰料莲釜 筋加 坫 加 5 o 孚辟釜鍪 第3 章试验结果与讨论 由图4 3 一图4 7 可看出，同种吸附剂随粒径的减小，对柠檬酸的吸附率也逐渐变大， 同种物质相同粒径的吸附剂对柠檬酸的吸附率，会随时间的延长而逐渐变大，但当达到一 定值后，便停止增加达到平衡。 下图是1 2 0 目吸附剂对柠檬酸的吸附率 7 0 6 0 5 0 永 安4 0 萋3 0 2 0 1 0 0 01 0 02 0 03 0 04 0 0 时间, , i n 1 2 0 日煤 - 1 2 0 目焦炭 1 2 0 目煤渣 1 2 0 目木炭 i1 2 0 目活性炭 图镐1 2 0 目数的吸附剂对柠檬酸的吸附率 注：温度3 0 c 柠檬酸浓度0 0 7 n o l l 由上图可以看出1 2 0 目的吸附剂对柠檬酸的吸附率大小顺序为：煤渣 活性炭 煤 木炭 焦炭。1 2 0 目煤渣对柠檬酸的吸附率达到5 9 8 ，吸附量为3 9 0 m g g 。 3 2 吸附剂对碱的吸附 3 2 1 吸附剂对氢氧化钠的吸附 1 吸附剂对不同浓度氢氧化钠的吸附 8 0 冰印 篓4 0 督2 0 o 0 o 10 2 o 3 溶液的初始浓度m o l l 图4 91 2 目煤碲讨砩胡毪律泓纠膨趿附率 注：时间3 0 m i n温度3 0 。c 2 5 2 0 芝1 5 霎1 0 蝥5 0 一a 溶液的初始浓度m o l l 3 图5 01 2 目焦炭对不同浓度氢氧化钠的吸附率 注：时间3 0 m i n 温度3 0 。c 3 2 北京服装学院硕十学位论文 2 0 毋1 5 茎1 0 鏊5 o 0o 10 20 3 溶液的初始浓度m o l l 图5 11 2 目煤渣蟛倚韶始睦擤讯卸i 的