影响活性炭吸附处理高盐有机废水性能的结构性因素探究

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2022-0795

摘要/Abstract

关键词: 有机废水, 活性炭, 吸附性能, 结构性因素

Key words: organic wastewater, activated carbon, adsorption performance, structural factors

中图分类号:

X703.1

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https://www.iwt.cn/CN/Y2023/V43/I7/144

图/表 14

表1 实验用柱状活性炭的理化性能

Table 1 Physicochemical properties of columnar activated carbon used in experiments

活性炭	直径/mm	长度/mm	侧压强度/（N∙cm^-1）	堆密度/（g∙mL^-1）	碘值/（mg∙g^-1）
C-1	4.0	3.0~5.0	80	0.347	870
C-2	4.0	3.0~5.0	88	0.394	1 100
C-3	4.0	3.0~5.0	99	0.498	900
C-4	4.0	3.0~5.0	101	0.487	1 000
C-5	4.0	3.0~5.0	112	0.632	700

图1 柱状活性炭的FT-IR谱图

Fig. 1 FT-IR spectra of columnar activated carbons

图2 柱状活性炭的N₂吸附-脱附等温曲线（a）和中大孔孔径分布曲线（b）

Fig.2 N₂ adsorption-desorption isothermal curves（a） and pore size distribution curves（b） of columnar activated carbons

表2 柱状活性炭的比表面积、孔容和平均孔径

Table 2 Specific surface，pore volume and average pore size of columnar activated carbons

活性炭	S _BET/ （m²∙g^-1）	V _total/（cm³∙g^-1）	V _micro/（cm³∙g^-1）	V _meso/（cm³∙g^-1）	平均孔径/nm
C-1	873.3	0.706	0.229	0.477	4.72
C-2	1214.3	0.685	0.229	0.456	2.49
C-3	914	0.529	0.233	0.296	2.73
C-4	816.3	0.457	0.231	0.226	2.83
C-5	776.6	0.423	0.228	0.195	2.46

图3 吸附时间对吸附效果的影响

Fig.3 Effect of adsorption time on the adsorption efficiency

图4 活性炭用量对吸附效果的影响

Fig.4 Effect of activated carbon dosage on adsorption efficiency

图5 吸附处理前后高盐有机废水颜色的对比

Fig. 5 Color contrast of high salt organic wastewater before and after adsorption treatment

图6 原水TOC对吸附行为的影响

Fig.6 Effect of TOC in raw water on the adsorption behavior

表3 Freundlich等温吸附模型拟合参数

Table 3 Fitting parameters of Freundlich isothermal adsorption model

活性炭	K _F/（L∙g^-1）	1/n	R²
C-1	0.256 5	0.840 3	0.981 9
C-2	0.049 0	1.098 2	0.985 5
C-3	0.033 5	1.087 0	0.952 9
C-4	0.067 8	0.917 0	0.982 7
C-5	0.032 0	1.012 2	0.974 2

表4 柱状活性炭对有机污染物（以TOC为指标）的平均吸附速率和吸附容量

Table 4 Average adsorption rate and capacity of columnar activated carbon for organic pollutants（based on TOC）

平均吸附速率/

（mg∙L^-1∙h^-1）

图7 柱状活性炭吸附性能与自身孔隙结构特征的关联

Fig.7 Correlation curves between adsorption properties and pore structure characteristics of columnar activated carbons

图8 柱状活性炭的吸附性能与介孔孔容线性拟合曲线

Fig. 8 The linear fitting curve of adsorption performance and mesoporous pore capacity of columnar activated carbons

表5 柱状活性炭的吸附性能与孔隙结构特征线性拟合方差R ²值

Table 5 Linear fitting variance R² of adsorption performance and pore structure characteristics of columnar activated carbons

吸附性能	介孔孔容	总孔容	比表面积^a	平均孔径	微孔孔容
平均吸附速率	0.905	0.892	0.733	0.321	-0.333
平衡吸附容量	0.928	0.929	0.881	0.392	-0.319

图9 不同孔隙结构特征的柱状活性炭吸附高盐废水有机污染物示意

Fig. 9 Schematic diagram of adsorption of organic pollutants from high salt wastewater by columnar activated carbon with different pore structure characteristics

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