工业废水活性炭深度处理的研究

成亚丽

天津北海油人力资源咨询服务有限公司 天津 300000

电镀行业的快速发展，伴随的是大量的电镀废水排出，其对环境污染造成了不可逆的严重危害，同时也会对人类的健康造成严重的威胁。电镀废水中往往会含有大量的多种重金属离子（铬、铜、镍等），这些金属离子最终会随着饮用水源或水产类食物迚入到人体内，影响人体健康，因此必须严格控制外排电镀废水中重金属含量，尤其应重点控制毒性较大的铬的排放。

1 工业废水深度处理方法

目前工业废水深度处理方法主要有物理法、生物法、高级氧化法，其中物理法主要有混凝沉淀法、膜处理法、气浮法和吸附法等；生物法包括氧化塘、曝气生物滤池法（BAF）、生物活性炭法（BAC）等；高级氧化法包括臭氧氧化法、Fenton氧化法、光催化氧化、电化学氧化和超临界水氧化等。其中活性炭吸附法因其具有适应性强、去除污染物质广泛等特点，是一种具有广阔应用前景的废水深度处理技术。

2 工业废水的治理方法

2.1 工业废水的化学处理方法

结合化学反应的差异性，可以将工业废水的化学处理方法分成以下几个类型：（1）沉淀法，这种方法首先需要对废水中的特殊组分进行全面分析和考虑，并找出一种能与这些组分结合产生沉淀物的物质，沉淀剂是一种化学物质，它能够结合被沉淀物质的实际需要，能并且只能和该种物质进行反应的一种化学物质。另外，必须要保证沉淀物的稳定性。通过化学手段产生沉淀物之后，这些物质会经过污泥处理设备进行处理，最终形成固体污泥。沉淀之后的上清液废水可以在其他处理手段的支持下再次投入到生产中。当前，企业经常使用的沉淀方法主要是利用钡化物和氢氧化物等沉淀对废水中的重金属离子进行处理，这种废水处理方法现在相对比较成熟，在科学技术不断发展的背景下，沉淀物制剂越来越多，沉淀方法也被各个企业广泛应用。（2）催化氧化法，这种方法的主要原理就是通过将催化剂和氧化剂加入到废水中，来达到分解废水中污染物的目的。当前，将氧化剂加入到废水中进行氧化还原反应是催化氧化法最常用的形式，这种方法能够对废水中的复杂基因团进行破坏，从而实现氧化分解的目的。现在比较常用的方法有铁碳微电解工艺和芬顿反应，在当前的废水处理方法中，催化氧化法具有速度快、效果好、易操作的优势，已经被广泛应用。

2.2 物理治理方法

工业废水处理中物理处理方法是为常见的一种方法，也是废水处理的一种基础方法。所谓物力处理方法指的就是在处理过程中不会改变废水本身的化学性质，选择使用合适的物理处理方法将污染物和废水相分离，从而达到废水治理的目标。一般来讲，工业废水的物理治理方法有：离心分离法、活性炭吸附、溶剂萃取、搅拌沉淀、静置过滤以及膜分离等。

3 实验部分

3.1 材料与方法

（1）试剂：活性炭、氢氧化钠、硫酸、双氧水、重铬酸钾，化学纯，购于天津百思化学品有限公司。（2）活性炭处理：将活性炭水洗除去浮灰和杂质，在106℃下干燥36h，然后收集备用。将未处理的活性炭记为AC。分别取10g活性炭AC，另取适量6mol/L的硫酸溶液和双氧水溶液为改性剂，分别加入到活性炭中，80℃水浴恒温搅拌10h，取出后再106℃下干燥36h，两种处理后的活性炭依次记为AC-1、AC-2。（3）废水配制：采用重铬酸钾和去离子水配制不同浓度的含铬废水。

3.2 试验方法

分别将4g活性炭AC、AC-1、AC-2加入3个盛有20mL的含Cr（VI）模拟废水的锥形瓶中，然后振荡搅拌30min，取其上清液，利用分光光度法测定处理后的废水中Cr（VI）的含量。利用硫酸和氢氧化钠调节废水pH值范围（2-12），然后得到pH值对Cr（VI）吸附效果的影响；在pH=3的条件下，测定活性炭的吸附平衡时间和不同加量活性炭对Cr（VI）吸附效果的影响。

3.3 测定方法

（1）废水中Cr（VI）含量采用AA-7000型原子吸收分光光度（岛津企业管理有限公司）计迚行测定。（2）废水pH值采用PHSJ-4F型测定仪迚行测定（上海雷磁）。（3）活性炭表征。活性炭含氧官能团采用Boehm法，甲基橙做指示剂，碳酸氢钠滴定羧基，碳酸钠滴定羧基和羰基，氢氧化钠滴定羟基。活性炭的比表面积采用AUTOSORB-1全自动比表面吸附仪（美国康塔公司）迚行测定，测定77K下样品的N2吸附等温线，分析时间613．3min，由BET方程计算比表面积。

4 结果与讨论

经过改性后的活性炭的比表面积有所下降，这可能是由于酸化和氧化过程中活性炭的微孔结构遭到一定的破坏，微孔减少，大孔增多，比表面积下降，但下降比例较小，改性后的活性炭还是基本保持比较高的比表面积。从表中还可以看出经过改性后的活性炭的含氧官能团数量和总数都显著增加，并且相比AC-1，AC-2的含氧官能团的总数较多且羧基和羰基数量较多，但羟基数量较少。这可能是由于氧化过程能将更多的羟基氧化为羧基和羰基。

在25℃下，对3种活性炭的平衡吸附时间迚行了测定，不同吸附时间下活性炭吸附Cr（VI）的去除率，在40min以后3种活性炭对Cr（VI）的去除率基本平稳，这是由于活性炭吸附主要以物理吸附为主，吸附过程是金属离子首先从液相扩散到吸附剂表面，然后再迚入到吸附剂大孔中，再由大孔扩散到微孔中，且微孔结构属于多层立体结构，金属离子被吸附到微孔中是需要一定的时间，所以随时间的增加吸附量也逐渐增加其趋于平稳。