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廢棄密度板變廢為寶成為生產活性炭的原料

出自: 密度板 發布時間:2015-04-22 已被瀏覽:770 次

活性炭(AC)具有發達的孔隙結構、巨大的比表面積和優良的吸附性能,已廣泛應用于分離、精制、催化劑、試劑回收及其他領域。目前,AC的制備主要有物理活化法、化學活化法等。化學活化法生產木質AC主要有磷酸活化法和氯化鋅活化法。其他的方法仍處于研究之中,如KOH活化法和K2CO,活化法等。磷酸活化法具有環境污染程度輕和生產成本低等優點,已成為當今AC工業的主要生產工藝之一。

我國是世界上密度板生產第一大國。在密度板生產過程中產生的廢棄密度板及木粉一般用作鍋爐燃料(但熱值低)或重新打碎拌膠壓板,壓制的板稱再生板,再生板強度較低,且甲醛含量超標。將廢棄密度板用作生產AC的原料,可使廢棄密度板得到更合理、更高效的利用,因此,如何優化化學活化法的各種操作參數生產過渡孔發達的高性能AC產品,是一個有待解決的實際問題。

本工作以廢棄密度板為原材料,采用正交實驗研究了廢棄密度板磷酸活化法制備AC的工藝,探討了各操作參數對AC性能的影響,為廢棄密度板的利用開辟了一條新途徑。

1實驗部分

1.1材料、試劑和儀器

廢棄密度板:取自某纖維板制品有限公司。磷酸:工業級。其他試劑均為分析純。實際水樣取自南京林業大學紫湖溪,COD為155.38mg/L、p(NH3-N)為0.94mg/L、色度160倍、濁度60.80NTU、p(懸浮物)為43.00mg/L。

PCspectro多參數自動測定儀:德國Aqualytic公司;實驗室PCcompact色度單參數自動測定儀:德國Aqualytic公司;2100N型濁度自動測定儀:美國HACH公司;波美氏重表:河北省武強縣儀表廠。

1.2實驗方法

1.2.1 AC的制備

將廢棄密度板木屑與不同濃度的磷酸以一定的質量比(浸漬比)混合,浸漬12h后,送入馬弗爐,在一定溫度下活化,活化過程中每隔15min取出攪拌一次,活化2h后取出冷卻,用鹽酸和自來水洗滌、干燥、稱重、粉碎得到粉狀AC待用。

1.2.2 AC處理廢水

稱取3gAC,置于250mL錐形瓶中,加入150mL實際水樣,在20℃條件下處理24h,過濾后測定各項水質指標。

1.3 分析方法

碘吸附值、亞甲基藍吸附值、焦糖脫色率(A法)按照GB/T12496-1999《木質活性炭試驗方法》測定;COD采用重鉻酸鉀法測定;p(NH3-N)采用多參數自動測定儀配合原廠藥劑以比色法進行測定;色度采用單參數自動測定儀以比色法進行測定;濁度采用濁度自動測定儀以比色法進行測定;采用波美氏重表測定磷酸波美度,換算成磷酸質量濃度。

2結果與討論

2.1 AC制備工藝的正交實驗結果

采用正交實驗法,選用Lg(34)正交設計表,考察了磷酸質量濃度、活化溫度和浸漬比對AC得率、碘吸附值和亞甲基藍吸附值的影響,正交實驗因素水平見表1,正交實驗結果見表2。表1正交實驗因素水平

由表2可見,AC各項性能指標影響因素的大小順序為:對于AC得率,磷酸質量濃度>浸漬比>活化溫度,最佳工藝為:A2C1B1;對于碘吸附值,活化溫度>浸漬比>磷酸質量濃度,最佳工藝為:B1C3A3;對于亞甲基藍吸附值,磷酸質量濃度>活化溫度>浸漬比,最佳工藝為:A382Cl。以上的分析結果是單獨考察一個指標時的最佳工藝,分析各因素最佳水平順序,可以得到在本實驗條件下的最佳工藝:A3BIC3,即磷酸質量濃度為813.43g/L,活化溫度為500℃,浸漬比為2.1:1。

2.2 優化實驗

為了驗證正交實驗得出的最佳工藝A3B1C3,進一步優化工藝條件,采用質量濃度為813.43g/L的磷酸為活化劑,活化溫度為500℃,以不同浸漬比再進一步實驗,結果見表3。由表3可見:隨浸漬比增加,亞甲基藍吸附值增加;當浸漬比為4.5:1時,AC得率為40.67%、碘吸附值為934.56mg/g、亞甲基藍吸附值為172.5mg/g、焦糖脫色率達100%。

2.3 AC處理實際水樣的結果

用本工作制備的AC對實際水樣進行處理,效果見表4。從表4可見:采用由廢棄密度板制備的AC處理實際水樣后,COD去除率為84.50%,NH3-N去除率61.70%,色度去除率為86.88%,濁度去除率為82.80%.懸浮物去除率為80.98%,處理效果顯著。

3結論

a)采用廢棄密度板,以磷酸為活化劑制備AC,通過正交實驗得出制備AC的最佳工藝條件:磷酸質量濃度為813.43g/L,浸漬比為4.5:1,活化溫度為500℃,浸漬時間為12h,活化時間2h。在此條件下AC得率為40.67%,碘吸附值為934.56mg/g,亞甲基藍吸附值為172.5mg/g,焦糖脫色率為100%。

b)以本工作制備的AC處理實際水樣,效果顯著,采用3gAC處理150mL廢水,COD去除率為84.50%,NH3-N去除率為61.70%,色度去除率為86.88%,濁度去除率為82.80%,懸浮物去除率為80.98%。

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