【正文】 學(xué)生姓名：杜朋輝 學(xué) 號(hào)： 08036204 專業(yè)班級(jí)：環(huán)境工程 082 班 指導(dǎo)教師：劉廣東 2022 年 6 月 10 日中國(guó)石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)論文 摘 要 本論文以 一定濃度 二甲基乙酰胺廢水 （ COD約 1600mg/L） 為對(duì)象，系統(tǒng)地研究活性炭投加量、操作溫度、反應(yīng)時(shí)間、原水 pH及原水濃度對(duì)吸附效果的影響，確定最佳反應(yīng)條件，并對(duì)該吸附過(guò)程進(jìn)行熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)模擬。研究結(jié)果表明：活性炭投加量 40g/L，操作溫度 298K，反應(yīng)時(shí)間 2h，原水 pH=7為最佳反應(yīng)條件，且該條件下原水 COD去除率達(dá) %；隨原水濃度的增加，活性炭對(duì) COD的吸附量增加， COD去除率降低。 關(guān)鍵詞 ：活性炭；吸附；二甲基乙酰胺廢水；有機(jī)污染物 中國(guó)石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)論文 ABSTRACT The DMAC wastewater whose concentration of COD was about 1600 mg/L was studied in this paper. This study examined the influence of AC does, temperature, time, pH and the initial concentration during the adsorption process, and thus determined the best operate conditions. Then the study focused on the sorption kiics and equilibrium sorption isotherms of the process. The results showed that when the dose of AC is 40g/L, the initial pH is 7, % of COD could be removed after 2h of agitation at 298K. Further more, the adsorption of COD onto AC was enhanced with an increase of initial DMAC concentration，however， the COD removal rate decreased. The Freundlich gave a better fit to all adsorption isotherms than Langmuir, and the kiics of adsorption of COD from DMAC wastewater onto AC was fit to the pseudosecond order model. Keyword： Activated carbon。 DMAC wastewater。 中空纖維膜主要采用干 濕法紡絲工藝 [2]制備，其主要生產(chǎn)流程為溶劑溶解 脫泡 紡絲 脫溶劑 溶劑回收。二甲基乙酰胺作為反應(yīng)過(guò)程的優(yōu)良有機(jī)溶劑，產(chǎn)生大量的含二甲基乙酰胺廢水，質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在 20%～ 35%， COD 值較高，且與水以任意比例互溶，同時(shí)，二甲基乙酰胺毒性大，且在工業(yè)生產(chǎn)中用量大 [3]，因而在生產(chǎn)、使用和處置過(guò)程中，任意排入水體會(huì)對(duì)水質(zhì)環(huán)境造成很大的影響，危害人類健康。 在二甲基乙酰胺廢液進(jìn)行回收時(shí)，如果有一部分二甲基乙酰胺未回收完全，形成二甲基乙酰胺廢液，這些廢 液回收難度大，直接排放會(huì)造成環(huán)境污染。 二甲基乙酰胺的性質(zhì) 二甲基乙酰胺，即 N,N二甲基乙酰胺。 二甲基乙酰胺是一種無(wú)色透明液體，可以與多種有機(jī)溶劑混合，如醇、酮、醚、酯等。二甲基乙酰胺在沸點(diǎn)不分解，在水溶液中比較穩(wěn)定，但有時(shí)會(huì)因酸和堿的存在而分解。所以，在使用二 甲基乙酰胺時(shí)必須穿戴好防護(hù)用品，如果不慎接觸皮膚，應(yīng)用大量清水沖洗 [5]。二甲基乙酰胺可燃，要遠(yuǎn)離火源，應(yīng)密閉存放在干燥、通風(fēng)的避光處。 二甲基乙酰胺的用途 二甲基乙酰胺是一種優(yōu)良的極性溶劑。同傳統(tǒng)有機(jī)溶劑相比，它作為溶劑或催化劑，可提高產(chǎn)品的質(zhì)量和收率，它的用途非常廣泛 [6]，主要有以下幾方面： （ 1）高分子有機(jī)合成：二甲基乙酰胺作為溶劑廣泛的應(yīng)用于橡膠、樹(shù)脂、纖維生產(chǎn)中。在農(nóng)藥上應(yīng)用于合成農(nóng)藥殺蟲(chóng)劑等。 （ 4）腈綸生產(chǎn)：腈綸的生產(chǎn)方法主要有二甲基甲酰胺一步法、硫氰酸鈉二步法以及二甲基乙酰胺有機(jī)濕法，其中以二甲基乙酰胺為溶劑的濕法工藝比較具有發(fā)展前景。 （ 6）其他方面：二甲基乙酰胺可作為萃取蒸餾溶劑用于分離 C8餾分中的苯乙烯，可作為溶劑用于抽提 C4中的丁二烯，作為溶劑制作細(xì)菌纖維素納米棒陣列等 [7]。由于各類方法的作用機(jī)理不同，因此，在處理成本、效果和應(yīng)用范圍上存在一定差異。 生物法 生物處理法是利用微生物代謝作用，使廢水中的有機(jī)污染物和無(wú)機(jī)微生物營(yíng)養(yǎng)物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無(wú)害的物質(zhì)。生物處理高濃度難降解有機(jī)廢水的主要方法有好氧 生物、厭氧生物、生物膜法、酶生物處理技術(shù)以及發(fā)酵工程第 1 章 前言 3 等。 生化法工藝成熟，運(yùn)行成本低，是廢水處理中應(yīng)用最廣的方法。但是，由于工業(yè)廢水污染物組成復(fù)雜，高濃度難降解有機(jī) 廢水中的有害物質(zhì)使得微生物無(wú)法正常工作，甚至中毒死亡。 化學(xué)法 化學(xué)處理法是利用化學(xué)原理和化學(xué)作用使廢水中的污染物成分轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)，使廢水得到凈化的方法。 焚燒法是利用燃料油、煤等助燃劑將有機(jī)廢水單獨(dú)或者和其它廢物混合燃燒，將其中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為水、二氧化碳、碳酸鹽等無(wú)害物的方法。 化學(xué)氧化法是通過(guò)氧化還原反應(yīng)，將廢水中的有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物以及無(wú)機(jī)物的方法。 化學(xué)氧化法既可作為單獨(dú)的處理方法，也可與其它處理方法結(jié)合聯(lián)用，以達(dá) 到最佳處理效果。 高級(jí)氧化技術(shù)（ Advanced Oxidation Processes，簡(jiǎn)稱 AOPs)，又稱深度氧化技術(shù)，是指通過(guò)化學(xué)和物理化學(xué) (光照、電、聲、催化劑、氧化劑等 )的方法使污水中的污染物直接礦化為 CO H2O 或無(wú)機(jī)礦物鹽等無(wú)機(jī)物，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為低毒、易生物降解的中間產(chǎn)物。 第 1 章 前言 4 祁萍等 [10]利用 Fenton法對(duì)印制線路板高濃度廢水進(jìn)行了處理，實(shí)驗(yàn)表明在合適的條件下， COD的去除率達(dá)到 99%以上，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)該種廢水的徹底無(wú)害化處理，且該方法具有工藝簡(jiǎn) 單、易于操作的優(yōu)點(diǎn)。物理處理法設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便，但它僅能去除廢水中粒徑較大的懸浮顆粒，不能去除廢水中的溶解性污染物。常用的處理方法有 :萃取、精餾、吸附、膜技術(shù)、離子交換、混凝等 [11]。利用污染物質(zhì)在水中或與水不互溶的溶劑中有不同的溶解度進(jìn)行分離，通常稱為物理萃取；但若溶劑和廢水中的某些組分形成絡(luò)合物而進(jìn)行分離，常稱為化學(xué)萃取或絡(luò)合萃取。因此，這種方法主要適用于處理有回收價(jià)值的有機(jī)物。 林泉等 [13]對(duì)低沸點(diǎn)萃取劑處理和回收含二甲基乙酰胺（ DMAC）廢水的可行性及工藝條件進(jìn)行了研究，經(jīng)研究表明，在常溫 20～ 35℃ 時(shí)，用氯仿萃取二甲基乙酰胺，當(dāng)溶劑與水相體積比為 2︰ 1時(shí)，經(jīng)六級(jí)逆流萃取，可將廢水中 20%的二甲基乙酰胺含量降至300mg/L以下。 高杰 [14]對(duì)聚醚砜中空纖維膜生產(chǎn)中 DMAC廢液進(jìn)行回收與處理研究發(fā)現(xiàn)，多級(jí)逆流萃取 法適合于回收 10%～ 30%的 DMAC廢液，間歇精餾法適合于回收濃度高于 30%的DMAC廢液，而 Fenton試劑氧化法適合處理濃度低于 %的 DMAC廢液。其缺點(diǎn)是精餾法耗時(shí)長(zhǎng)，耗能高。因此，提出了一種萃取 分餾的方法，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)四級(jí)錯(cuò)流萃取和五級(jí)逆流萃取的萃取率在 99%以上；采用五級(jí)逆流萃取，可將萃余液中的 DMAC的濃度降 300mg/L以下。 在纖維成型的過(guò)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(guò)此工藝過(guò)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(fèi)。 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(dá)到飽和后需要進(jìn)行再生的處理費(fèi)用往往較高，如果廢水的污染物濃度很高，吸附劑很快達(dá)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。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。 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。 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(jí)串聯(lián)活性炭吸附塔對(duì)廢水進(jìn)行進(jìn)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(fèi)用大概是 42元，一般每?jī)蓚€(gè)月更換一次活性炭。 目前應(yīng)用較多的為活性炭吸附，活性炭是一種經(jīng)濟(jì)且來(lái)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?；钚蕴康闹饕厥翘迹浯问茄鹾蜌?。 活性炭本身具有很強(qiáng)的物理吸附和化學(xué)吸附能力， 它對(duì)某些非極性的有機(jī)物具有很強(qiáng)的吸附作用，而對(duì)水的吸附能力較弱，可以通過(guò)活性炭吸附的方法來(lái)進(jìn)行廢水的深度處理。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。 P Girodsa等 [20]使用碎木板廢棄物制作活性炭來(lái)處理含酚廢水。g1。 Kunwar P Singh[21]等利用農(nóng)業(yè)廢料椰子殼制作活性炭（ SAC），并對(duì)其進(jìn)行化學(xué)處理制得改性后的活性炭（ ATSAC）。g1。 L John Kennedy[22]利用廉價(jià)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。g1。 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(duì)頭孢噻肟鈉模擬廢水進(jìn)行了處理研究?？梢?jiàn)，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。結(jié)果表明：溫度 35℃ ，時(shí)間為 2h時(shí)， GAC靜態(tài)吸附生物處理出水（ ~）， COD的去除率可達(dá) 50%。當(dāng)體積速度小 (m3 GC/MS分析結(jié)果表明， GAC對(duì)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(dá) 80%以上，出水中的主要有機(jī)成份為大分子有機(jī)酸。 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。混凝法是目前世界上應(yīng)用最廣泛、最經(jīng)濟(jì)、效率最高的水處理技術(shù)之一。 混凝劑按其化學(xué)成分可分為無(wú)機(jī)、有機(jī)（有機(jī)類常稱為混凝劑）和微生物三大類；近年來(lái)，又開(kāi)發(fā)出一些新型多功能復(fù)合藥劑，諸如介于無(wú)機(jī)和有機(jī)之間的混合型、復(fù)合型混凝劑。 陳雙 [