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大孔吸附树脂处理模拟苯甲酸废水性能,北京水处理设备,北京纯净水设备

作者:北京水处理发布时间:2010-06-20

大孔吸附树脂处理模拟苯甲酸废水性能,北京水处理设备,北京纯净水设备,北京净水设备

树脂处理模

摘要:目的选择合适的树脂并选择最佳的工艺条件处理模拟苯甲酸废水。方法用大孔吸附树脂对模拟苯甲酸废水进行处理,通过静态吸附和动态吸附相结合的方法得出H-103大孔吸附树脂处理苯甲酸废水的最适合的工艺条件。结果在苯甲酸浓度3000mg/L、温度室温18℃~20℃时,最佳吸附条件是动态吸附流速7BV/h;最佳洗脱条件乙醇用量为80mL。静态吸附后,苯甲酸的浓度去除率为78·7%,动态吸附后浓度去除率为99·98%,树脂的反复使用性能良好。结论用H-103大孔吸附树脂处理苯甲酸废水效果良好。
    关键词:H-103大孔吸附树脂;苯甲酸;吸附条件;脱附条件;浓度去除率
    1引言
    苯甲酸又称安息香酸,可用作制药和染料的中间体,用于制取增塑剂和香料等,也可作为钢铁设备的防锈剂。苯甲酸的排放给环境带来了严重的污染,开发有效的治理方法具有社会和经济意义。利用大孔吸附树脂吸附法处理高浓度有机废水已有成功先例[1-2],南京大学刘福强[3-4]、张炜铭等[5]人在用大孔吸附树脂处理含有机酸的废水方面取得了一定的成果。例如刘福强等人用对比超高交联吸附树脂NJ-8与Am-berliteXAD-4对苯甲酸的静态吸附动力学性质进行了研究,并深入探讨温度和起始浓度对平衡时间和吸附速率的影响;此外,中山大学陈津津[6]等人利用电位法跟踪观察了在不同介质环境下D354树脂吸附苯甲酸的行为。但是目前国内未见使用H-103大孔吸附树脂处理废水中的苯甲酸的研究的报道。针对该废水的特点,本实验选用三种树脂对模拟苯甲酸废水进行了吸附-解吸等一系列条件实验,选出了最佳树脂和工艺条件。
    2材料与方法
    2·1实验仪器及试剂
    仪器:SHA-C型数显恒温水浴振荡器(江苏省金坛市城西晓阳仪器厂);752N紫外可见分光度计(上海精密科学仪器有限公司);FA/JA电子天平(上海精密科学仪器有限公司,天平仪器厂制造);PHS-3C型酸度计(上海雷磁仪器厂)。
    试剂:H-103大孔吸附树脂(“远航”牌);DA-201大孔吸附树脂(“远航”牌,津Q/HG3790-91);NKA-Ⅱ大孔吸附树脂(“远航”牌);苯甲酸(A。R级、分析纯,天津市化学试剂三厂)。
    2·2废水来源
    配制苯甲酸模拟废水。将9·000g苯甲酸(分析纯)用3000mL蒸馏水溶解得苯甲酸浓度约3000mg/L的模拟废水。
    2·3实验方法
    2·3·1树脂预处理将三种树脂放到恒温干燥箱中干燥至恒重后放到干燥器中储存备用。
    2·3·2静态平衡吸附实验(树脂比较)准确称取H-103、DA-201、NKA-Ⅱ三种恒重后的干树脂各1·000g分别置于250ml锥形瓶中,各加入100ml一定浓度的试液,恒温(20℃)震荡,每两小时取一次样进行分析,用752N型紫外可见分光光度计测定吸附后试液的浓度,做浓度c与时间t的关系曲线,选择最佳树脂。
    2·3·3废水pH值对树脂静态吸附效果的影响
    将原废水的pH分别调为1、2、3、4、5、6、7,在相同的条件下即废水浓度一定,体积100mL,选用确定的的树脂1·000g,恒温(20℃)震荡至静态吸附平衡,测定试样浓度,做浓度c与pH的关系曲线,选择最佳pH。
    2·3·4吸附流速对树脂吸附性能的影响
    分别采用5BV/h、7BV/h、10BV/h的流量,在相同条件下即废水浓度一定,pH恒定为2,吸附温度恒定为室温18℃~20℃下进行动态吸附。取10ml湿树脂装在酸式滴定管中(下铺棉花),装入废水,按上述流量流出,分别取不同体积流出液测定浓度,做浓度c与流出体积的关系曲线,确定最合适的流速。
 2·3·5脱附实验
    吸附剂达到饱和后,加入一定量的乙醇解吸剂,以一定流速通过树脂床,进行洗脱,控制流速为3~5V/h,分别取20ml、40ml、60ml、80ml,100ml流出液测定其吸光度,在标准曲线上查得苯甲酸浓度,作脱附曲线。最后用水洗涤大孔树脂,既可反复使用。
    2·4分析方法
    2·4·1标准曲线的绘制
    准确配制苯甲酸浓度为5mg/L、10mg/L、15mg/L、20mg/L、25mg/L的系列标准溶液。以蒸馏水作为参比液,比色皿厚度为1cm时,用752N型紫外可见分光光度计于223nm处测定系列标准溶液的吸光度。以浓度为横坐标,吸光度为纵坐标作图(如图1),并进行线性回归得回归方程和相关系数。
    2·4·2试样分析
    将经过吸附处理的含苯甲酸废水在223nm处用紫外分光光度计测其吸光度,将吸光度带入回归方程,计算处理后废水中苯甲酸的浓度,最后计算污染物浓度的去除率(%)。
    3结果与讨论
    3·1树脂筛选
    三种大孔吸附树脂的吸附结果见图2。
    由图2可以看出,NKA-Ⅱ以及H-103大孔吸附树脂对含苯甲酸废水的吸附能力较DA-201大孔吸附树脂好。在相同时间,用NKA-Ⅱ及H-103大孔吸附树脂吸附后的苯甲酸废水浓度明显比DA-201大孔吸附树脂低。NKA-Ⅱ树脂处理苯甲酸后浓度去除率为82·1%,H-103树脂处理苯甲酸后浓度去除率为78·7%,DA-201树脂处理后的为47·6%。考虑到NKA-Ⅱ大孔树脂的价格比较高,所以处理废水采用H-103大孔吸附树脂将更加经济且效果比较好。
    3·2pH值的影响
    将含苯甲酸废水的pH调至1、2、3、4、5、6、7时,用H-103大孔吸附树脂进行静态吸附实验,结果如图3所示。
    从图3中可以看出,随着pH的不断减小,苯甲酸浓度越来越小,证明吸附效果越好。到pH为2时,苯甲酸浓度达到最低,因此pH为2时的吸附效果最好。
    3·3流速对树脂吸附性能的影响在相同条件下即废水浓度为3000mg/L,吸附温度恒定下采用5BV/h、7BV/h和10BV/h吸附流速进行动态吸附实验。
    图4可以看出,当流速为5BV/h、7BV/h和10BV/h时,树脂的穿漏点所对应的流出液体积分别是360ml左右、280ml左右、200ml左右。即漏点的废水处理量随流速的增加而减少,树脂的工作吸附量也相应降低,其原因是流速越高,流体停留时间越短,有机物分子在树脂床中进行粒扩散和膜扩散越不充分,导致泄露点提前。从吸附效果考虑,低速下的操作是有利的,但在实际应用中,必须考虑单位时间的处理能力,因此综合考虑吸附效果与时间因素,选择操作流速为7BV/h。
    3·4脱附剂用量的影响
    图5表示在室温下用乙醇作为脱附剂时其用量对H-103大孔吸附树脂脱附性能的影响。由图可知,用乙醇作脱附剂时,可将苯甲酸洗脱至7mg/L左右,结果表明,用乙醇为脱附剂,可以起到非常好的脱附效果。脱附率可达到95·1%。脱附剂的用量在80mL时为最佳。实验过程中,考虑时间因素,一般控制流速为3~5BV/h。同时研究了用5%NaOH作脱附剂的方法,但脱附后的浓度只能降到4g/L,效果不如乙醇好。
    3·5吸附-脱附稳定性实验
    根据以上的实验结果,H-103大孔吸附树脂处理含苯甲酸废水的吸附-脱附稳定性实验采用如下的工艺条件:
    吸附:废水浓度为3000mg/L,流速为7BV/h,温度为室温。
    脱附:脱附剂乙醇用量为80mL,流速控制在3~5BV/h,温度为室温。
  4结论
    综合经济、环境、社会效益可以得到如下结论:
    1)H-103大孔吸附树脂对废水中苯甲酸的处理效果比另二种树脂要好。
    2)在使用H-103大孔吸附树脂对废水中苯甲酸处理时动态吸附的最佳流速为7BV/h,解析剂乙醇的用量为80mL。
    3)静态吸附的吸附率为78·7%,动态吸附的吸附率为99·98%。
    与传统的氧化法、生化法、萃取法处理苯甲酸废水相比,这种方法工艺简单、树脂可反复使用,苯甲酸、乙醇可回收,运行成本低,既保护了环境又节约了资源,具有经济、社会和环境效益的统一。

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