吹脱_活性炭气相吸附法处理氯仿废水的研究

第 � 卷 � � �� � 第�� 期 � � � �� 上海环境科学 � � � � � �� � � � � �� � � � � �� � � ��� � �� � �� 年 ��期 � � � � � �� � , ��� 吹脱—活性炭气相吸附法处理 氯仿废水的研究 徐斌文 �华东化工学院� 摘要 用空气吹脱法将废水中氯仿吹出 , 然后用活性炭气相吸附法将气相中氯仿吸附 , 通过处理后 , 废水中 氯仿可除去�� � 以上 , 排出废气中不含有氯仿。 尾气 一 、 前 言 近年来 , 由于氯仿的毒性及其对人体健康 的危害, 已引起了人们极大关注 。 不少国家 , 特 别是工业发达国家, 对含有氯仿的废水�包括含 有其它卤代烃废水 �的排放 , 作了严格的限制, 并 对其污染环境的潜在影响进行了广泛的调查 , 同时 , 对其治理方法 , 进行了多方面研究。 据报道 � ‘一 ” � , 氯仿废水的处理方法主要有 活性炭�或大孔树脂 �吸附、 亲油性滤料粗粒化、汽 提 、 溶剂萃取和水解法等 。 这些方法, 各有其 优缺点 � 在实际应用上 , 都有比较大的局限性 。 作者根据氯仿废水的组分大都比较复杂的特点 � 采用空气吹脱和活性炭气相吸附法处理氯仿废 水 , 具有较大适用范围 , 且经空气吹脱处理后 , 废水中氯仿可除去�� � 以上 , 排出废气中不含 有氯仿 。 吸附了氯仿的活性炭, 用碱性水解再 生 , 可重复使用。 取样口 气样均衡柱 废水 空压机 ����� ,, ��� 贮贮贮槽槽槽 工 艺示 意 二 、 试验部分 �一 �工艺流程 吹脱—活性炭气相吸附的工艺流程见图。�二 �过程原理 在处理过程中, 废水由计量泵输入吹脱塔 的顶部 , 沿填料层依次向下流动 。 空气由压缩 机产生 , 经流量计后送入吹脱塔底部 , 沿填料 层依次向上流动。 气液两相在塔内形成良好的 逆向接触条件。 通过不断的逆向接触传质过程 , 气液两相中的氯仿浓度在塔内形成轴向梯度 , 即液相中氯仿浓度在下流过程中不断递减 , 而 气体中氯仿浓度在上流过程中不断递增 , 使废 水中大部分氯仿被吹出后 , 由活性炭吸附。 �三 �实验装置 空气吹脱塔 � 塔高 �� �� 毫米 � 塔径�� 毫米 , 由硬质玻璃制成。 填料� 火 �瓷拉西环 , 填料层 高� � �毫米 。 活性炭吸附柱 � 柱高 � �� 毫米, 柱径 �� 毫 米 , 由硬质玻璃制成 。 炭层高 �� � 毫米, 规格 为上海 �� ’ 。 废水泵 � ��� � �一柱式计量泵。 空压机 � � ��一一 � � � � � 。 �四 �仪器与方法 以色谱法测定氯仿浓度。 色谱条件为� ��� 气相色谱仪 �上分厂 � , 附电子俘获检定器 � 以 高纯氮 ��� � �� � �为载气, 流量为�� 毫升�分 � 色 谱柱、 检测器和气化室的温度 , 分别为 �� ℃ 、 ���℃ 和 �� �℃ � 灵敏度为�� � , 衰减 � �� , 脉冲 为��微秒 。 采用液 上空间法及具有高灵敏度和特殊选 择性的电子俘获检定器 � 魂一 � � 。 检测时, 取样体积 为��毫升 , 注入 �� 毫升的气液平衡瓶中, 置于超 级恒温槽 ��� ℃ 士 � � � � 。 气液平衡后 , 用微量注 射器取液上空间的气体�� 微升, 进行分析 。 以 曲线法 , 求得水样中氯仿浓度。 试验水样为模拟氯仿废水 、 杭州某制药 � ‘ 的咖啡因氯提废水和江苏某农药厂的氧乐果合 成废水。 试验时, 取废水 � �� 毫升若干份 , 分 别注入 �� � 毫升的玻璃洗气瓶中 , 各通入空气 �� 升 , 然后测定水样中氯仿浓度。 吹脱结果 见 表�。 表 � 氮仿废水的空气吹脱结果 �� � 门 一下厂不薪可不石潦了飞荀燕赢毓丁 模拟废水 咖啡因氯提废水 氧乐果合成废水 �玉� � � � � � � � � � � � � � � � � ! � � � � � � � � � � � � �了户���工 ��自 �曰 三 、 结果与讨论 �一 �吹脱和活性炭气相吸附的效果 � , 静态吹脱 静态吹脱 , 是用空气鼓入废水, 并将乳化 的或济解的氯仿转入气相的传质过程 。 其推动 力为液相氯仿浓度与气相氯仿浓度之差 。 从表 � 可以看出, 不同氯仿废水, 在相同 条件下的吹脱效果基本相似 。 其吹脱率都大 于 � �� 。 所以 , 可以认为 , 吹脱的作用主要取决 于废水中氯仿浓度和它的易挥发性质 , 而与废 水的类别关系不大。 � � 动态吹脱 动态吹脱, 是用空气连续地与流动的废水 不断逆向接触的传质过程。 其效果及吹脱效率, 与装置有关 。 本研究装置为填料塔 。 在试验条件为喷淋 密度 � � � 一 � � �米”�米 � ·小时 、 气液比 �� 一 �� 和 空气为连续相、 废水为分散相或空气为分散相 、 废水为连续相的传质方式下 , 可非常有效地去 除废水中的氯仿 。 吹脱结果见表�� 表 � 吹脱时间 � 组 出水 � � � � � � �� � � �� � � �� � � � � � � � � � � 不同浓度氮仿废水的吹脱结果 「一 一一 乏药一 �一 进水 � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 去除率 � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 进水 � � � � � � 出水 �� � � � � 去除率 � � � � 组 进水 出水 � � � � �� � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ! � � 去除率 〔� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �月,��户�����…�皿月任�任�改盆谧任����������,�一子�洲�马��‘��…��声��, �����,��‘下�马��‘�����口������吕�匕�匕八��廿,���� �� 一�� �� 荆�� �� ! 长试验 条件� � 废水流错� � �� �� � , 空气流鼠沮〕� � � � � � 传质方式以空气为连续相� 废水为分散相� � � 废水温度为�℃ 。 � 由表 � 结果石出 , 进水浓度不同 , 吹脱时 间在 �一 �小时范围内 , 其氯仿去除率从本相似� 但出水浓度有别。 � � 活性炭气相吸附 活性炭是一种性能良好的非极性吸附剂 。 对于气相中极性很弱的氯仿 , 具有较高的吸附 容量。 试验中来自吹脱塔的气体 , 在通过吸附 柱时 , 不断地为活性炭层吸附 。 随着吸附过程 的进行 , 在吸附柱内气体上升的方向 , 形成一 个氯仿浓度梯度。 即 , 为吸附带。 在稳定操作 时, 吸附带前面部分为吸附饱和部分 , 其后面 为未进行吸附部分 。 当吸附带逐渐上移至吸附 柱出 口 , 气体中开始出现氯仿组分时 , 即达到 穿透。 本试验在到达吸附穿透点时就停止操作, 并将活性炭再生 。 实验结果见表�� 由表 � 可知 , 进水氯仿浓度为� �� 毫克�升 、 到达穿透点时的累积吸附容 � � 厂 一 � 厄缅 一 �� � � �� 月���‘��� 脚一赫一洲似洲�� !冰一��阶����衬洲�����工��二����� 一��朋枷�� ���击少一�����。���目注一��拐������ �一了一八���� �‘�“八b八jC† ,Jl一r勺一。JŽ匕09‘J怪一了00口 曰工r卜l,1 1 ,‘盆 l, Žq‘l口比”†入一nU产a”匀月了六O一n…匕n†”1一出一20181815巧131314 山乎f月江‘.J .月任月份月伟月任月铸‘任二加一‘斗角呀‘左.月,左‘月任庄.‘斗创目一八J几J,J六j3月JldnJ 吹脱和吸附 时间(h ) 3 .0 6 .(夕 9 .() 1 2 .() 1 5 .f) 1 8 .() 2 1 .() 2 4 .0 出水 19 .8 19 .5 21 .0 22 .5 23 .1 16() 220 · x / m = 毫克氯仿/克活性炭。 (试验条件: 1.废水流量1 51 /h , 空气流量30 1/ h 。 2 .传质方式以空气为分散相 , 废水为连续相: 3.废水温度为14℃ 。 ) 38 9 毫克/升和550 毫克/升时 , 其穿透时间分别 约为24 、 15 、 12 小时, 其穿透吸附容量分别为 230 、 2 2 3 、 2 2 0 毫克氯仿/克活性炭 。 ( 二)不同操作条件的影响 1. 不同气液比的影响 吹脱过程中 , 气液比(空气流量与废水流量 之 比)的大小 , 不仅可改变吹脱塔出口流出液的 氯仿浓度, 且可改变活性炭层的吸附穿透时间 和穿透吸附容量。 实验表明 , 当气液比增大时 , 表 4 不同气液比的吹脱结果 (m 又 /1 ) 吹吹脱时间间 进水 ·· 出 水水 (((h ))))))))))))))))))))))))))))))))) VVVVVVV /L = 1444 V /L 一2000 V / L 二 4000 000 。 555 5 5 000 3 5 . 777 1 9 . 888 1 4 . 999 111 . 000 5 5 000 4 0 . 666 2 0 . 888 1 5 . 444 111 . 555 5 5 000 4 3 . 000 1 9 555 1 4 . 999 222 . 000 5 5 000 4 2 . 222 1 9 . 333 1 3 . 333 222 . 555 5 5 000 3 9 . 888 1 9 555 1 3 . 999 333 . 000 5 5 000 4 1 . 000 2 0 . 000 1 4 . 999 333 . 555 5 5 000 3 9 , 888 2 0 . 888 1 3 . 666 444 ‘ 000 5 5 000 3 9 . 333 1 9 . 888 1 4 . 333 ( 试验条件: 1. 传质方式以空气为分散相, 废水为连续相: 2 . 废水温度为14℃ 。 ) 吹脱塔出口流出液氯仿浓度下降 , 活性炭层吸 附穿透时间缩短 , 穿透吸附容量下降。 但若气 液比过小 , 则装置的单位容积处理能力就会降 低 。 因此 , 必须选择合适的气液比 。 根据试验 结果 , 气液比以20 为宜(见表4) 。 2 . 不同传质方式的影响 以空气为连续相、 废水为分散相或以空气 为分散相 、 废水为连续相的传质方式 , 其吹脱 效果是不同的。 在一般操作条件下 , 前者空气 在塔内的阻力较小 , 单个装置的处理能力较大; 但其空气与废水的接触时间较短 , 气液两相的 接触界面 , 限于填料表面的液层和填料与填料 的接触点处. 两相接触条件较差; 而且 , 废水 在下流过程中, 还将出现程度不等的壁流和沟流 现象, 使传质速率和处理效果受到一 定影响 。 后者空气在液体中形成气泡 , 并沿出口方向上 升 , 停留时间较长 , 两相接触条件较好 , 传质 速率较高, 处理效果较好; 但其阻力较大 , 容 易在气液比较大时产生液泛 , 严重时可使吹脱 操作无法进行 。 鉴于两者各有其优缺点 , 在实 际操作中, 必须视具体水样和要求来选取 。 不 同传质方式的吹脱结果见表5。 表 5 不同传质方式的吹脱结果(m g/l ) 吹吹脱时间 ... III IIII (((h ))))))))))))))))))))))))))))))))))) 进进进水 出水青箕产产进水 出水布鹭产产000.555 42618.495.666 55010.8 98, 000 lll 000 4 2 6 1 8 . 5 9 5 . 666 5 5 0 9 . 4 9 8 . 222 111 . 555 4 2 6 1 8 . 1 9 5 . 777 5 5 0 1 0 . 3 9 8 111 222 000 4 2 6 1 8 5 9 5 . 666 5 5 0 9 . 5 9 8 . 222 222 . 555 4 2 6 1 8 . 9 9 5 . 555 5 5 0 9 . ( ) 9 8 , 333 333 , 000 4 2 6 1 8 8 9 5 555 5 5 0 1 0 . 0 9 8 . 111 333 . 555 4 2 6 1 8 . 9 9 5 . 555 5 5 0 9 7 9 8 . 222 444 . 000 4 2 6 1 8 . 5 9 5 . 666 5 5 0 9 1 9 8 、 333 C H C 1 3 + 4 N a O H — , H C ( ) O N a + 3 N a C I + Z H Z O 试验取pH 为12 .3的氯仿废水若干份 , 分别 注入磨口具塞碘量瓶中 , 放入超级恒温槽 , 温度 为90℃ , 侮隔10分钟取样分析, 结果见表7 表 7 氮仿在碱性水中的水解结果 水水解时间间 0 10 20 30 40 50 60 7000 (((分 ))))) 氯氯仿浓度度 250 68 .5 41.7 28 .9 23.2 19 .3 13 .9 10.(玉玉 (((毫克/升 ))))) 注: 1 —空气为连续相 , 废水为分散相;n —废水为连续相, 空气为分 散相;试验条件: 1. 废水流 量1.51 /h , 空气流量301 /h : 2 . 废水温度14℃ ‘ 3 . 废水温度的影响 氯仿的挥发性远大于水。 且与温度直接相 关。 因此 , 废水温度愈高, 氯仿在废水中的饱 和蒸汽压愈高, 其单位时间的挥发量愈多。 所 以 , 适当提高废水温度, 对吹脱是有利的。 不 同废水温度的吹脱结果见表6。 表 6 不同沮度时的吹脱结果(m 忆/1 ) 表 7表明 , 采用碱性水解法再生吸附有氯 仿的活性炭 , 是可能的。 2 . 活性炭的碱性水解再生 将吸附饱和的活性炭, 放入250 毫升磨 口具 塞碘量瓶中, 注入适量pH 为12 .7的氢氧化钠榕 液 , 置于96℃ 水温的恒温槽中加热 1 小时 。 冷却 后 , 过滤, 并分析滤出液和滤渣 (活性炭 ) 中 的氯仿含量。 结果表明 , 滤液中未检出氯仿残 量。 1 10 克滤渣(活性炭)的氯仿总残留量为2.5 毫克。 可见绝大部分吸附的氯仿 , 己被水解后 除去 , 从而使活性炭得到了再生 。 吹吹脱时间间 进水水 出 水水 (((h))))))))))))))))))) 11111116℃℃ 45℃℃ ((().555 5 5000 3 5 .777 14 .666 111 .000 55000 40 .666 14 .333 111 .555 55000 4 3 .000 14 .999 222 .000 55000 42 .222 14 .111 222 .555 55000 39 .888 14 .333 333 .000 55000 4 1.000 14 .444 333 .555 55000 39 888 13 .666 444 .000 55000 39 , 333 1 3 . 333 四 、 结 语 (一)不同类别的含有氯仿的废水 , 以空气 吹脱法将废水中的氯仿吹出 , 再经活性炭吸附 后 , 其废水和排放废气中的氯仿, 均可被除去, 不致发生排出气体对环境可能造成的二次污染。 ( 二)饱和活性炭采用碱性水解法再生 , 效 果良好 。 碱性水解再生的操作简单 , 不需要复 杂的再生装置和大量能耗 , 堪可供实际应用。 ‘试验条件: 1. 废水流量2.181 /h , 空气流量601 /h:2. 传质方式以空气为连续相, 废水为分散相 。 ) ( 三)活性炭的再生 活性炭再生的方法有加热法、 化学法 、 溶 剂法等 。 本试验采用碱性水解法 。 1 . 氯仿碱性水解的可能性 与其它卤代烃一样, 在碱性介质中 , 氯仿 分子中的氯原子 , 可被水中氢氧根离子取代 , 最 后水解成甲酸盐: 参 考 文 献 上l ] J . E . S in g le g e t a l., W a t e r & Se w a ge W o r k s , 1 2 6 ( 9 ) , 1 0 0 一 1 0 2 (1 9 7 9 ) [2 」坂上金一 , 特开昭 5 1一 7684 9 , ( 1 9 7 6 ) 仁3 〕徐斌文 、 冯晓西等 , 上海环境科学, 3 ( 4 ) , 2 一 6(1 ()8 4 ) 〔4 〕何缝源 、 徐斌文等 , 环境杂志 , ( 3 ) , 2 5 一 2 7 (1 9 8 4 ) [5 〕国家环 保局编, 水和废水监测分析方法 , 中国环 境科学出版社, 3 8 9 页, 1 9 8 9 年 (收稿 日期: 1990年 5 月2 8日 ) 一 12 一 任 STUDYONTHETREATMENTOFCHLOROFORMWASTEWATERWITHAERAT!ONANDACTIVATEDCARBONADSORPTIONFORGASEOUSPHASEXuBinwen 了勘st cll i撇 山动e”i勺 of Ch 仑拼Ico l Te oh 咒口人召刃 A b s’ro ‘t C h lo r o f o r m e o n ta ln e d in w a s te w a t e r w a s b lo w e d o u t b y a ir a n d th e n a d s o r P te d o n a c t iv a te d e a r b o n b y P a s s in g a ir s tre a m th ro u g h t h e a e t iv a ted e a rb o n la y e r . A f te r tre a t in g e h lo r o fo rm fr o m th e w a s te w a te r , t h e r e s i d u e o f e h l o r o f o r m w o t l l d n o t b e d e t ec t ed 】1 1 0 r e t h a n 9 4 % o f 一n th e e x ha us t ga s . 色佗e佗e句巴佗迄 甸e 产习色 司理句沙D邑句包甸迄句色匀这句色魔吧 砂乞魂词色句e 习色习巴闹色句色产句色句忽嘴汉色呢慈 习也z碑产习巴z公3 宝色 尹习色 公愁勺色匀色食落甸包甸色甸唇匀已佗色甸 (上接第31 页 ) 得一些有应用价值的成果和产品 , 并使之完善 以加入国际研究行列。 在噪声日益危害人们健 康的今天 , 这一工作对建筑 、 纺织 、 动力等部 「1职工的工作条件的改善, 将会产生不可低估 的社会和经济效益。 参 考 文 献 [l] G len E . W arnak a , N o i s e C o n t r 、) I E n g in e e r i n g , 1 9 ( 3 ) , 1 0 0 一 1 10 吸19 8 2 ) [2 〕龚 秀芬 、 孙 广荣 、 吴启学 , 噪声测量和控制 , 第 1313一 1 3 8页 , 江苏科技出版社 , 1 9 8 5 年 [3] H :‘r r y F . O l s o n a rt d E v e t e t t G . M a y , J A S A . , 2 5 ( 6 ) , 1 1 3 0 ~ 1 1 3 6 ( 1 9 5 3 ) [ 4 1 V . M a r t i n a n d A . R o u r e , I n t e r n o i s e 8 3 ( 2 ) , 4 3 1 一 4 :弓4 (1 9 8 3 ) [5 ] M . B e r e ng ie r a n d A . R o u r e , J . 5 . V i b . , 6 8 ( 3 ) , 4 3 7 一 44 9 (1 9 8 0 ) [6〕刘春跃 , 噪声与振动控制 , 3 , 3 5 一3 6 ( 19 8 9 ) 口〕 何振亚 . 数字信号处理的理论与应用(下册) , P 5 2 5 一 54 5 , 人民邮电出版社 , 1 9 8 3 年 [8] W . A bsot, T h e M o t o r S h i P , 6 6 ( 4 ) , 8 0 6 ( 1 9 8 7 ) ( 收稿日期: 1989年 9 月 l 日) 兮“p 州七J侧七 , , 今.“户 , 嘴口, 弓p 、气.杯七”代。, 阅夕 电‘p t‘。、阅口 丫叱.划七.“七.丫叱钾“口 、匆州‘, 、.、气 , , , 奄‘。砂匆砂匆别匆 “匆 , 叱., 气.“口喇电 刁州嘴, “口侧知 , 嘴 .. 阅口 , 门宁 州电 ,甲电.碱口州钻.喊口 , 弓口“钟训匆州‘ 七‘ (上接第48 页) 对于水处理设施所产生的污泥 , 已有 良好的处理方法 。例 如焚烧等。 对于不含重金属的污泥 , 用作植物栽培用土 。 据西德地方公共团体估计. 今后 10 年 , 为确保饮用 水质量和处理废水 , 需投资50 亿马克 。 噪声对策富有成效 在西德的工厂里 , 噪声对策已取得很大的成效。 在 噪声防止范围内, 降噪比防噪更为紧要 。 例如: 降低大 型压缩机的引擎噪声及交通干道的交通噪声等。 废弃物的再利用 水泥行业的公害防治 在考虑废弃物再利用时, 首要问题是废弃物的选择 技术 。 例如: 为了再利用旧纸、 钢铁及其它有用的金属 废料 、 玻璃 、 橡胶 、 木材 、 纤维等 , 首先必须从垃圾中 进行分筛。 分筛作业后 , 必须将垃圾破碎。 在西德 , 金 属的再循环率已达30 % 一40 % 。 已被公认为有效的垃圾 处理方法 , 有焚烧法(可使废弃物的量减少到十分之一 ) 和能源的再利用法。 目前 , 西德每年产生8600 万吨垃圾。 其中, 生活垃圾 为2900 万吨 。 有80 0万吨生活垃圾在全国 46个焚烧场进行焚烧处理 , 其余则进行堆积处理。 据联邦环境厅的推测 , 为再生被污染的土壤和旧的 垃圾堆积场 , 需花费170 亿马克。 水泥行业最能反映技术进步与公害防治 、环境保护 、 经济性之间的关系。 水泥生产设备的改进 , 可以大大减少污染物的排放。 如在水泥迥转炉中设置好几个喷咀 , 在一定时间内通过 的原料量不变 , 把迥转炉直径变小 , 使嫩烧过程高度自动 化等 , 就能成功地节约姗料消耗量。与此同时 , 有害废气, 特别是氮氧化物 , 就能大幅度下降;且在水泥熟料冷却时 , 用保热装置回收热量 , 就能进一步降低废气中的尘埃。 (收稿日期: 1989年 3 月 7 日) 一 13 一