【文章內(nèi)容簡介】 成本過高的問題。 在纖維成型的過程中產(chǎn)生大量的含二甲基乙酰胺的廢液，其中含 35～ 45%DMAC，目前的處理方法是蒸發(fā) +精餾，通過此工藝過程將高濃度廢水中的二甲基乙酰胺 (DMAC)回收，但 DMAC 濃度為 5%的廢水如果用精餾的方法，則其能耗巨大，而如果直接排放將污染環(huán)境，而且造成資源的浪費。尤其在擴大生產(chǎn)能力的需求下，選用能耗低、溶劑回收更徹底的回收方法顯得尤為重要。 吸附法 吸附是一種與表面能有關(guān)的表面現(xiàn)象，當(dāng)吸附能力達到飽和后需要進行再生的處理費用往往較高，如果廢水的污染物濃度很高，吸附劑很快達到飽和，使再生周期變短，所以吸附法常用于處理小水量、低濃度廢水的深度凈化處理或其他方法難處理的有毒有害物的去除。 廢水的吸附法處理 ， 主要是指利用固體吸附劑的物理吸附和化學(xué)吸附性能 ， 去 除或降低廢水中的多種污染物質(zhì)的過程。固體吸附劑能有效的去除廢水中多種污染物 ， 特別是采用其它方法難以有效處理的劇毒和難降解的污染物 ， 經(jīng)處理后出水水質(zhì)好且比較穩(wěn)定 , 因而吸附法在廢水處理中有著不可取代的作用。隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格、水資源回收利用的日益迫切 ， 吸附法在廢水處理中的作用將越來越重要 [16]。 高超等 [17]，認(rèn)為吸附法屬于物理去除法的一種，是利用吸附劑吸附廢水中某種或幾種污染物，以便回收或去除它們，從而使廢水得到凈化的方法。吸附法處理含酚廢水時具有處理效果好、可回收有用物料以及吸附劑可重復(fù)使用等優(yōu)點，因此隨著現(xiàn)有吸附劑性能的不斷完善以及新型吸附劑 的研制成功，吸附法在有機廢水處理中的應(yīng)用前景將更加廣。 李志剛等 [18]先用明礬作為混凝劑預(yù)處理 DDNP廢水，再用四級串聯(lián)活性炭吸附塔對廢水進行進一步的處理，處理后廢水的 COD、色度和總硝基化合物等都明顯降低， 1噸廢水的處理費用大概是 42元，一般每兩個月更換一次活性炭。 宋曉敏等 [19]用自制的粉煤灰預(yù)處理 DDNP廢水，實驗結(jié)果表明：當(dāng)實驗溫度為 30℃ ，廢水的 pH值為 9，粉煤灰的投加量為 40g/L時，廢水的 COD和色度處理后分別降低 54%、第 1 章 前言 6 90%以上。 目前應(yīng)用較多的為活性炭吸附，活性炭是一種經(jīng)濟且來源廣的吸附催化劑，具有特定的表面化學(xué)性質(zhì)、復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)和大的比表面積，因而具有較好的吸附性能。在含酚廢水處理領(lǐng)域是最常見的吸附劑?；钚蕴康闹饕厥翘?，其次是氧和氫。氧和 氫的存在對活性炭的吸附性能及其他特性有較大影響，這些元素多以化學(xué)鍵與碳原子相結(jié)合，在活性炭表面上形成多種含氧官能團：酸性官能團、中性官能團和堿性官能團，這也是活性炭主要的活性基 [19, 22]。 活性炭本身具有很強的物理吸附和化學(xué)吸附能力， 它對某些非極性的有機物具有很強的吸附作用，而對水的吸附能力較弱，可以通過活性炭吸附的方法來進行廢水的深度處理。它具有吸附性能好、處理效率高、操作費用低等優(yōu)點。目前活已應(yīng)用于處理含鉻、含氰、含汞、含酚、含甲醇廢水并應(yīng)用于煉油廠廢水的深度處理中。 劉成波等 [23]采用活性碳吸附法降低廢紙造紙廢水進行了研究 ， 試驗結(jié)果表明 ： 采用粉狀活性炭 作為吸附劑 ， 在其用量為 ~、吸附時間 1h條件下 ， 可將經(jīng)混凝法處理后的廢紙造紙廢水 ( pH值為 ~ ， 水溫為 18~32℃ ， COD為 280~320mg/L)中的 COD降至 100mg/L以下 ， 處理后出水的 COD達到了國家排放標(biāo)準(zhǔn)。 P Girodsa等 [20]使用碎木板廢棄物制作活性炭來處理含酚廢水。最大吸附容量可以達到 g1。碎木板廢料很廉價，用其處理含酚廢水具有巨大的經(jīng)濟價值。 Kunwar P Singh[21]等利用農(nóng)業(yè)廢料椰子殼制作活性炭（ SAC），并對其進行化學(xué)處理制得改性后的活性炭（ ATSAC）。實驗表明， 25℃ 時 SAC和 ATSAC對苯酚的最大吸附容量分別為 、 molg1。吸附等溫線可以被 Langmuir和 Freundlich模型擬合。 L John Kennedy[22]利用廉價的米糠制了多孔活性炭，經(jīng)磷酸活化以及化學(xué)活化后應(yīng)用于吸附水中的苯酚。實驗結(jié)果指出，在一定條件下（ pH為 ， 20℃ ） ， 該活性炭對苯酚的吸附容量可達 104 molg1。吸附等溫線能夠很好的用 Langmuir和 Freundlich模型擬合。 湯烜等 [23]采用單一活性炭處理法 ， 單一 Fenton處理法及活性炭 Fenton試劑聯(lián)合處理法對頭孢噻肟鈉模擬廢水進行了處理研究。采用這 3種方法處理時 ， 廢水 CODcr去除率分別為 %、 % 和 %?？梢?，采用活性炭 Fenton試劑聯(lián)合處理頭孢噻肟鈉模擬廢水 ， 可獲得較好的處理效果。 高賽男等 [24]采用顆?；钚蕴浚?GAC）對經(jīng) 勝利油田樂安聯(lián)合處理站 “ 隔油 混凝 過濾 ” 和水解酸化 好氧生物工藝處理后的采油廢水進行吸附研究，考察了 GAC對生物處第 1 章 前言 7 理出水 COD（ 70~80mg/L）的去除效果。結(jié)果表明：溫度 35℃ ，時間為 2h時， GAC靜態(tài)吸附生物處理出水（ ~）， COD的去除率可達 50%。動態(tài)吸附操作的過水流速為1~5m/h、接觸時間 ~96min時，吸附處理出水 COD低于 60mg/L，可以達到標(biāo)排放要求。當(dāng)體積速度小 (m3h)時，過水流速變化對實際處理水量和單位炭吸附 COD 量影響不大，可作為吸附塔工 程設(shè)計的參數(shù)。 GC/MS分析結(jié)果表明， GAC對生物處理出水中的鹵代烴、雜環(huán)化合物及羧酸衍生物去除效果較好，鹵代烴主要污染物的去除率可達 80%以上，出水中的主要有機成份為大分子有機酸。由有機概念圖判斷，被吸附的主要物質(zhì)為憎水的非極性有機物。 馬占有等 [25]分別從孔隙結(jié)構(gòu)、表面化學(xué)性質(zhì)、灰分及吸附環(huán)境等方面，分析了活性炭吸附性能的影響因素，為活性炭的選型提 供參考；介紹了活性炭制備及再生方法，并指出電化學(xué)再生法和干法催化氧化法是活性炭再生的發(fā)展方向。 混凝法 混凝是向廢水中投加一定量的混凝劑，通過混凝劑離解、水解產(chǎn)物的作用使水中的溶質(zhì)、細(xì)小懸浮顆粒和膠體微粒聚集成較粗大的顆粒脫穩(wěn)并凝聚為具有可分離性的絮凝體的過程?；炷ㄊ悄壳笆澜缟蠎?yīng)用最廣泛、最經(jīng)濟、效率最高的水處理技術(shù)之一。它既可以有效降低廢水的濁度、色度等感官指標(biāo)，又可以去除廢水中的多種高分子物質(zhì)、有機物、某些重金屬毒物（鎘、汞、鉛）和放射性物質(zhì)等，還可以去除氮和磷等導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的可溶 性有機物。 混凝劑按其化學(xué)成分可分為無機、有機（有機類常稱為混凝劑）和微生物三大類；近年來，又開發(fā)出一些新型多功能復(fù)合藥劑，諸如介于無機和有機之間的混合型、復(fù)合型混凝劑。常用的混凝劑則有硫酸鋁、聚合氯化鋁、硫酸亞鐵、三氯化鐵等。 陳雙 [26]用混凝沉淀 氧化法處理 DDNP 生產(chǎn)廢水，其中的混凝預(yù)處理實驗結(jié)果表明：在廢水 pH 值為 5～ 8， PAC 的投加量為 1%時，快速攪拌溶液 2 分鐘，然后再慢攪 15分鐘，靜置后廢水的硝基化合物去除率可達 45%左右。 牛菲菲 [27]對 DDNP 廢水進行混凝預(yù)處理時取得較為明顯的效果。處理后 DDNP 廢水由棕紅色變成淺棕色，處理后廢水的各項指標(biāo)為： COD為 2040mg/L，去除率為 %；色度為 5000 倍，去除率為 80%。 混凝法具有工藝簡單、操作方便、設(shè)備投資少、凈水劑便宜、間歇或連續(xù)運行均可等優(yōu)勢，因此在廢水處理中獲得廣泛應(yīng)用?；炷ㄗ鳛楠毩⒌奶幚磉^程，雖有一定的處理效果，但通常處理后的 廢水達不到排放標(biāo)準(zhǔn)，因此，該法通常要與其它廢水處理方法第 1 章 前言 8 配合使用。 研究的目的及意義 二甲基乙酰胺（ DMAC）是中空纖維膜生產(chǎn)過程中的一種重要反應(yīng)溶劑，能產(chǎn)生巨大經(jīng)濟利益，但與此同時該工藝伴隨產(chǎn)生了大量含高濃度二甲基乙酰胺的難降解有機廢水，嚴(yán)重影響企業(yè)周邊的水域環(huán)境和人們生命健康。因此，如何有效地回收和處理目標(biāo)廢水，對環(huán)境保護和降低企業(yè)生產(chǎn)成本方面都具有重要的意義。 近幾年，相關(guān)學(xué)者專家致力于研究有效處理含高濃度二甲基乙酰胺廢水的方法，通過生物、物理化學(xué)和化學(xué)等方法的單一或組合形式，對難降解有機廢水進行處理， 以實現(xiàn)處理后的廢水能達到排放標(biāo)準(zhǔn)。 本實驗的研究目的及意義在于，利用活性炭的優(yōu)良吸附性能，對 一定濃度的二甲基乙酰胺廢水（ COD 約 1600mg/L）進行 處理，研究考察活性炭吸附的最佳反應(yīng)條件以及在該條件下的吸附效果，為物理化學(xué)法處理高濃度二甲基乙酰胺廢水 提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。 主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線 研究內(nèi)容 本實驗以一定濃度 二甲基乙酰胺廢水 （ COD 約 1600mg/L） 為研究對象，采用 顆粒活性炭 作為 吸附劑進行吸附進行處理，主要包括兩方面的內(nèi)容： （ 1）分別 考察活性炭 投加量、 原水 pH、 操作 溫度、吸 附時間和原水初始 COD 濃度 對廢水 COD 去除效果的影響 ，確定其最佳反應(yīng)條件， 并計算 在該條件下對 COD 的去除率。 （ 2）在實驗基礎(chǔ)上，考察活性炭吸附二甲基乙酰胺廢水的熱力學(xué)及動力學(xué)特征，并分別對吸附等溫線和動力學(xué)方程進行模型擬合。 第 1 章 前言 9 技術(shù)路線 技術(shù)路線 2022 年 2 月 20 日 — 2022 年 3 月 4 日：查閱文獻，寫出文獻綜述和開題報告。 2022 年 3 月 5 日 — 2022 年 3 月 14 日：準(zhǔn)備實驗所需儀器及藥品，組裝實驗裝置。 2022 年 3 月 15 日 — 2022 年 5 月 20 日：通過實驗考察反應(yīng)中各影響因素，確定最佳反應(yīng)條件。 2022 年 5 月 21 日 — 2022 年 5 月 31 日： 整理完善實驗數(shù)據(jù) ， 研究吸附過程熱力學(xué)及動力學(xué)特征 。 2022 年 6 月 1 日 — 2022 年 6 月 20 日：完成畢業(yè)論文的撰寫，準(zhǔn)備畢業(yè)論文答辯。 一定濃度的二甲基乙酰胺廢水 對廢水進行吸附處理，考察一下各種影 響因素 活性炭投加量 原水pH 操作溫度 原水初始濃度 吸附時間 確定最佳反應(yīng)條件，考察處理后廢水的COD 的去除率，并研究其熱力學(xué)及動力學(xué)特征 第 2 章 實驗部分 10 第 2 章 實驗部分 實驗材料 實驗藥品 實驗中所用藥品 見 表 21。 表 21 實驗中所用的化學(xué)藥品 序號 藥品名稱 藥品規(guī)格 生產(chǎn)廠家 1 二甲基乙酰胺 化學(xué)純 國藥集團化學(xué)試劑有限公司 2 硫酸銀 分析純 國藥集團化學(xué)試劑有限公司 3 重鉻酸 鉀 優(yōu)級純 北京市紅星化工廠 4 濃硫酸 分析純 南京化學(xué)試劑有限公司 5 硫酸亞鐵銨 分析純 上海實驗試劑有限公司 6 鄰菲啰啉 分析純 國藥集團化學(xué)試劑有限公司 7 濃鹽酸 分析純 南京化學(xué)試劑有限公司 8 顆粒狀活性炭 分析純 南京化學(xué)試劑有限公司 實驗儀器 實驗中所用主要儀