活性炭國家專精特新“小巨人”企業活性炭產學研合作

　　活性炭吸附處理陶瓷廠煤氣化廢水

　　陶瓷廠煤氣化生產過程廢水中含有有機物質，如酚類化合物，將這種廢水直接排放到地下水和地表水中會造成嚴重的環境影響。因此，從陶瓷廠廢水中去除苯酚對于保護天然水資源至關重要。工業上需要一種快速、可靠且簡單的陶瓷廠廢水處理方法，所以本次采用活性炭來進行物理吸附處理。

　　陶瓷廠生產流程中的煤氣化廢水

　　陶瓷工業正在對環境造成嚴重的空氣和水污染。為了處理從陶廠煤氣發生爐中獲得的廢水，在陶瓷廠的出口引入了兩個冷凝器，采用靜電除塵器洗滌工藝，將氣態廢物轉化為液態廢物。在洗滌過程中，首先，氣體通過初級冷凝器，在那里設定溫度以冷凝氣體中的水分。初級冷凝器的出口是廢水。此外，發生爐煤氣被送到靜電除塵器，在那里吸附焦油，然后氣體通過二級冷凝器以去除剩余的水分。除去水分和焦油后，發生爐煤氣送入窯內燃燒。初級冷凝器、靜電除塵器和二級冷凝器產生的廢水被收集在污水收集罐中，如圖1所示。

　　圖1：陶瓷廠煤氣化生產系統示意圖。

　　廢水的預處理

　　使用不同類型的凝結劑來進行預處理。在這個測試中，使用了四個容量為1000毫升的燒杯，每個燒杯中都裝有500毫升的煤氣化廢水。加入混凝劑后，按要求加入NaOH和硫酸，達到所需的pH值。廢水中的混凝過程在120rpm下進行1分鐘，然后在20rpm下開始絮凝20分鐘，這樣形成的絮狀物在混合過程中不會破裂。此外，廢水保持2小時以在其中沉淀顆粒。使用濁度計和TDS計測定顆粒沉降前后的濁度和總溶解固體(TDS)。發現AlCl3發現適用于使所有混凝劑中的濁度和總固體量最小化。另一方面，聚電解質和明礬對顆粒的沉降也有令人滿意的效果，但廢水變得粘稠，與AlCl3相比沉降時間更長。因此，它不能用于進一步的處理過程。

　　活性炭吸附法去除苯酚的敏感性分析

　　使用田口法進行敏感性分析以設計苯酚去除實驗。發現時間、溫度和L/S三個參數對苯酚去除有顯著影響。因此，田口的L9正交陣列(OA)用于設計實驗，其中九個實驗在三種不同的參數條件下進行。但是，需要注意的是，為了檢驗這三個參數對苯酚去除的影響，需要進行27次實驗組合，這是一項艱巨的任務。因此，如上所述，需要根據各種參數的特性確定苯酚去除的敏感性。最后得出數據時間30分鐘，溫度45℃，L/S5，在這些條件下活性炭可以從陶瓷廠煤氣化廢水中去除96%的苯酚。

　　田口法

　　田口法用于優化參數，即時間、溫度和L/S，這些參數直接取決于苯酚的去除。選擇田口方法的選項越大越好。本研究的主要目的是活性炭從廢水中去除較多的苯酚，因此選擇了越大越好的選項。此外，采用添加劑模型來確定各個輸入參數對去除苯酚濃度的影響。這種分析稱為因子效應的確定，結果見圖2。

　　圖2：使用L9正交陣列對活性炭去除苯酚的敏感性分析，選擇越大越好。

　　使用活性炭吸附法從陶瓷廠煤氣化廢水中去除大量的苯酚。在此混凝-絮凝過程之前，使用2g/L劑量的AlCl3試劑在pH5下進行優化，以從廢水中去除總固體。因此，在該過程中去除了61%的總固體和3.19%的苯酚。此外，田口法的L9/OA用于通過改變時間、溫度和L/S以最少的實驗次數設計吸附方法。根據田口的預測，當相互作用時間為30分鐘和溫度45℃時，發現在L/S5時可以去除96%的苯酚。該研究為高效去除苯酚提供了優化參數，可有效應用于陶瓷行業。

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