活性炭过滤净化洗涤塔中的废水

快盈VIII　　酚类化合物是一种能够在环境中长期存在并会对环境产生危害的化学物质，尤其是水生环境。含酚的废水可能在生物质工业中产生，苯酚是洗涤塔废水中的主要成分，该洗涤器废水用于基于生物质的气化厂中的合成气净化。吸附是废水净化的常见策略，可以使用碳材料(例如活性炭和生物炭)进行过滤净化处理。洗涤塔废水中的酚类化合物浓度在很大程度上取决于合成气中的苯酚含量，工艺流程和参数，例如湿式洗涤塔单元中水与合成气的流量比。所以这次我们来测试了在相同条件下几种活性炭与生物炭对含酚的废水的处理效果。

快盈VIII　　活性炭是通用的吸附剂，对从水溶液中吸附有机和无机污染物效果特别好。在化学工业中，活性炭常见的应用是在固定床反应器或流化床反应器中，其中气体或液体流的通过允许去除大量污染物。活性炭的特性，例如大比例的微孔，高的比表面积，高的孔容，良好的机械强度等，提供了具有化学和物理特性的骨架类型，可用于吸收应用。活性炭通常以粉末和颗粒形式使用，也可以根据工业应用定制出合适的形式。

　　洗涤塔废水的连续吸附测试

　　使用活性炭在实验室规模下进行了连续吸附测试，实验装置在图1所示。该系统由一个校准的蠕动泵组成，该泵将苯酚溶液供入含有活性炭的玻璃圆柱塔的底部。该柱的内径为29mm，总长度为60cm。将液体流速设定为55mL/分钟以获得等于5m/h的空床液体速度。使用不同数量的活性炭(即20、30和50g)来研究吸附床长度对穿透曲线的影响。在每次测试之前，用水冲洗碳床，以消除孔中所含的空气。此外，还允许从碳粒中淘出残留的细颗粒。每隔一分钟从该列的顶部对流出物进行采样。回收的样品存储在4°C的密闭瓶中，并通过HPLC技术进行分析。

　　图1：用于活性炭连续吸附测试的实验装置示意图。

　　过滤用活性炭参数

　　在两个不同放大倍率下所研究活性炭样品的SEM图像在图2显示。所有样品均表现出不确定的形状，带有大孔，对于活性炭样品可能会观察到。对于生物炭样品，还可以观察到外表面上存在一些大孔。相反，相对于在更苛刻的条件下(例如高温气化)生产的生物炭样品，在生物炭样品上未观察到大孔可能是由于其生产所采用的条件较温和(即缓慢热解)。

快盈VIII　　图2：研究的1000碘值活性炭，800碘值活性炭，热解生物炭和气化生物炭样品的SEM图像。子图是较高放大倍数的SEM图像。

　　间歇条件下的吸附测试

　　经过测试发现用活性炭来处理洗涤塔废水中的苯酚是比较好用的。然而，从工艺圆度的角度来看，将生物炭样品用于废水处理也有些特点。实际上，在生物质气化过程中产生的焦炭被认为是低价值的材料，用途非常有限，可以作为工艺废物流处理。因此，利用生物质气化炭作为吸附剂材料处理合成气湿法清洁过程中产生的废水可能是其增值的策略。气化产生的生物炭可被视为零值产品(如果将其作为废物处置，则可能为负值)，而热解产生的生物炭通常具有正的生产成本，因为它是该过程的目标产品。因此，尽管生物炭样品对苯酚的吸附能力最低，但仍被研究为潜在的吸附剂，用于处理基于生物质的气化厂中产生的实际洗涤塔废水。为了进行比较，还对1000碘活性炭样品的实际合成气洗涤塔废水的净化能力进行了研究，图3报告了处理24小时后合成气洗涤塔水的UV-Vis光谱与活性炭含量的关系。

快盈VIII　　图3：生物炭样品(a)和活性炭样品(b)的洗涤塔废水的UV-Vis曲线与碳量的关系。

　　活性炭过滤净化洗涤塔中的废水的测试结果清楚地证明，就洗涤塔废水和苯酚的去除，单净化水平活性炭明显优于生物炭。实际洗涤塔废水和苯酚模型溶液的净化水平都随着碳量的增加而增加。活性炭对于纯合成气洗涤塔废水，净化水平从47%提高到92%，对于苯酚模型溶液，净化水平从68%提高到99%。实际上，使用4g的活性炭可将废水净化水平达到约92%，而气化生物炭的废水净化水平仅为25%。就苯酚的去除而言，也观察到类似的趋势。总体而言，实验测试的结果表明，生物炭的性能明显低于活性炭。但是，所检验的残留焦炭已证明在一定程度上是有效的活性炭，可用于过滤净化被苯酚污染的水。因此，就将其用于酚类污染水的再生以及相关工厂单元的设计而言，这一成就为进一步评估技术和经济性提供了动力。

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