活性炭吸附法处理木糖废水的研究
2007-12-18 21:49:31   来源：本站原创   评论：0 点击：

【摘　要】　采用活性炭吸附的方法来处理木糖废水，实验结果表明，当活性炭的投入量为6g/L，接触时间为30min，温度为65℃，PH值在5.0左右的条件下能有效处理该废水，CODcr的去除率最高达93.71%，BOD₅的去除率最高达92.74%。

【关键词】木糖废水；活性炭吸附

木糖是以玉米芯为原料，经水解、脱色、离子交换、蒸发、结晶、离心、烘干等工序制备的食品添加剂产品，因其具有不被微生物利用、优良的美拉德褐变反应、低热量、稳定性强等特点，而广泛应用于食品、药品、保健品等行业，具有多种用途^[1]。木糖生产中产生的废水含有大量色素、胶体、SS等有机物质，其特点是COD值较高，色度大，浊度高^[2]。废水中的有机物用生物法有较好的去除效果，但考虑到生物法占地面积大，投资大，工艺繁琐且处理后的污水颜色深等缺点，中小企业不便应用。我们采用吸附法处理木糖生产废水中的溶解有机物，达到了很好的效果。吸附法中常用的吸附剂有活性炭、磺化煤、活化煤、沸石、活性白土、硅藻土、腐殖质酸、焦炭、木炭、木屑等，而活性炭由于来源广泛，价格低廉、吸附性能好、易再生等优点，而在废水吸附处理领域得到了广泛的应用。本文通过实验探讨了活性炭吸附处理木糖废水的最佳条件，分析了其吸附机理，为木糖废水的处理提供了有力的数据。

1　实验部分

1.1  原料与仪器

粉末状活性炭（40-60目）：符合HG3-1290-80的标准。

实验废水：从某木糖生产车间取得。

722N型分光光度计；PHS-3C型酸度计；恒温磁力搅拌器；电子天平；恒温箱；5B-3（D）型COD快速测定仪。

1.2  实验方法

1.2.1  水样分析 

重铬酸钾法测CODcr^[3]；五日培养法测BOD₅。

1.2.2  实验废水的取样及水质分析

木糖生产废水包括水解玉米芯废水、离子交换废水和凉水塔循环水三部分，从生产工艺中取上述三部分的混合水样作为实验废水，对其分析所得结果见表1。

表1　木糖废水水质分析结果

1.2.3  实验方法

影响活性炭吸附效果的主要因素有活性炭的投入量、吸附时间、吸附温度、废水PH值四个因素，由此来确定活性炭吸附的最佳条件。具体实验方法是：准确量取100mL废水倒入250mL烧杯中，向其中加入活性炭，在恒温磁力搅拌器上搅拌15min，然后保持同样的温度静置，过滤，从滤液中抽取15mL清液，测其CODcr值。

2　结果与讨论

2.1  最佳吸附条件的确定

2.1.1  活性炭的投入量对吸附效果的影响

分别向100mL废水中加入0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2g活性炭，控制温度在常温，活性炭的吸附时间为25min，废水样PH值不变，经测定其吸附效果见图1。

图1  活性炭的投入量对吸附效果的影响

由图1可知，当活性炭的投入量达到0.6g时，CODcr去除率达到最大；当活性炭投入量较少时，其CODcr去除率随投入量的增加而逐渐上升；当活性炭投入量继续增大时，其CODcr去除率随投入量的增加略微下降。究其原因是^[4]：活性炭易吸附溶液中的有机物分子，随着活性炭投入量的增加，活性炭吸附达到平衡，继续增加活性炭虽然对吸附没有太大的改变，但使得原本能被吸附的有机物分子由于相互间的各种作用而滞留在水中，因此造成CODcr的去除率稍微下降。

2.1.2  温度对活性炭吸附效果的影响

分别向100mL废水中加入0.6g活性炭，控制活性炭的吸附时间为25min，PH值不变，温度分别在50、55、60、65、70、75℃，其吸附效果见图2。

                       图

图2  温度对活性炭吸附效果的影响

由图2可知，随着温度的升高，CODcr的去除率逐渐增大。当温度增大到65℃时，CODcr的去除率达到最大。但随着温度的继续增大，CODcr的去除率逐渐下降。究其原因是^[4]：活性炭吸附为物理吸附，吸附过程为放热过程，温度太高不利于吸附，温度升高，吸附效果反而下降。因此温度为65℃时，吸附效果最好。

2.1.3  接触时间对活性炭吸附效果的影响

向100mL废水中加入0.6g活性炭，控制温度为65℃，PH值不变，接触时间分别为20、25、30、35、40、45min，其吸附效果见图3。

图3  接触时间对活性炭吸附效果的影响

由图3可知，随着接触时间的延长，CODcr的去除率逐渐增大。吸附接触时间为30min时，CODcr的去除率为92.8%。继续延长吸附接触时间，其去除率趋于稳定。究其原因是^[4]：活性炭吸附是一个动态平衡，当吸附达到平衡后，继续延长吸附时间，对吸附平衡影响不大。因此，确定最佳的吸附时间为30min。

2.1.4  PH值对活性炭吸附的影响

分别调节废水的PH值为3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0，加入0.6g活性炭，控制温度为65℃，接触时间为30min，测得其吸附效果见图4。

图4　PH值对活性炭吸附效果的影响

由图4可知，废水PH值在5.0左右时，CODcr的去除率在90%以上，这主要是由于在酸性条件下其离解度小，大分子物质留在水中有利于活性炭的吸附，CODcr的去除率较高。随着PH值增加，大分子物质离解增多，活性炭吸附有机质的量减少，水中的CODcr值增大，去除率下降。因此确定吸附的PH值在5.0左右。

2.2  木糖废水水样处理结果

当活性炭投入量为6g/L，温度65℃，接触时间为30min，PH值为5.08时，处理后的水样CODcr由4628mg/L下降为291mg/L，其去除率为93.71%，BOD₅由1750mg/l下降为127mg/L，其去除率为92.74%，处理后的污水颜色呈无色，达到国家第二类污染物三级排放标准^[5]。

3　结论

活性炭吸附处理木糖工艺废水，当活性炭投入量为6g/l，温度65℃，接触时间为30min，PH值在5.0左右时，废水的CODcr去除率最大可达93.71%，BOD₅的去除率最大可达92.74%，处理后的污水颜色呈无色，达到国家所要求的第二类污染物三级排放标准。

参考文献

[1] 尤新.木糖醇的生产和应用[M].北京:中国轻工业出版社,1984:55-58.

[2] 王成福,赵光辉,王运刚.高浓度糖醇制药废水的处理[J].工业水处理,200, 6,26,1:72-75.

[3] 李波,徐泽民,李方,等.环境监测与COD测定[J].中国皮革,2002,13(7):33-37.

[4]刘成波.活性炭吸附法去除废纸造纸废水中的COD[J].纸和造纸,2003,7(4)：66-69.

[5]GB8978-1996,中华人民共和国国家标准[S].