2011年化学系短学期
邯郸学院化学系实验论文
题目活性炭溶剂法再生
学生杨永博刘艳凯
指导教师王建森教授
年级2009级
专业化学本科
邯郸学院化学系
2011年7月
活性炭溶剂法再生实验
2011年化学系短学期
杨永博刘艳凯2009级化学本科指导老师:王建森教授
关键词:活性碳溶剂再生灰分含量吸附性铁含量
一、概述
木质活性炭外形为黑色粉末状,经高
温炭化、活化及多种工序精制而成,具有
比表面积大、活性高、微孔描写春天的故事 发达、脱色力
强、孔隙结构较大等特点,孔隙结构大,
能有较吸附液体中的颜色等较大的各种物质、杂质。主要用于食
品、酒类、油类、饮料、染料、化工、自来水净化、污水处理、
药用活性炭等各种用途脱色。
活性炭作为当今社会中常见且实用的吸附试剂,目前在环境保
护、工业与民用方面已被大量使用,并且取得了相当的成效,然而活
性炭在吸附饱合被更换后,使用单位均将其废弃,掩埋或烧掉,造成
资源的浪费和对环境的再污染。面对当今世界的资源日益匮乏,
为了更进一步的增老友记台词 强其利用价值,降低成本,我们可对其进行再生循
环利用。常用的活性炭再生有以下几种方法:
1、热再生法
热再生法是目前应用最多,工业上最成熟的活性炭再生方法。
在处理有机废水后的活性炭在再生过程中,根据实际情况分为干
燥、高温炭化及活化三个阶段。在干燥阶段,主要除去活性炭上的
可挥发成分;高温炭化阶段是使活性炭上吸附的一部分有机物沸
腾、汽化脱附,一部分有机物发生分解反应,生成小分子烃脱附出来,
残余成分留在活性炭孔隙内成为“固定炭”。热再生法虽然再生效
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率高、应用范围广,但在再生过程中,需要外加能源加热,投资及运
行费用较高。
2、生物再生法
生物再生法是利用经驯化过的细菌,解析活性炭上吸附的有
机物,并进一步消化分解成H2O和CO2的过程。由于活性炭本身
的孔径很小,有的微生物不能进入这样的孔隙,通常认为在再生过
程中会发生细胞自溶现象,即细胞酶流至胞外,而活性炭对酶有吸
附作用,因此在炭表面形成酶促中心,从而促进污染物分解,达到再
生的目的。生物法简单易行,投资和运行费用较低,但所需时间较长,
受水质和温度的影响很大。
传统的活性炭再生技术除了各自的弊端外,通常还有三点共
同的缺陷:(1)再生过程中活性炭损失往往较大;(2)再生后活性炭
吸附能力会有明显下降;(3)再生时产生的尾气会造成空气的二次
污染。因此,人们或对传统的再生技术进行改进,或探索全新的再生
技术。
3、溶剂再生法
溶剂再生法是利用活性炭、溶剂与被吸附质三者之间的相平
衡关系,通过改变温度、溶剂的pH值等条件,打破吸附平衡,将吸附
质从活性炭上脱附下来。
溶剂再生法比较适用于可逆吸附,如对高浓度、低沸点有机废
水的吸附。它的针对性比较强,往往一种溶剂只能脱附某些污染物,
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而水处理过程中的污染物种类繁多,因此一种特定溶剂的应用范
围较窄。
4、电化学再生法
电化学再生法是一种正在研究的新型活性炭再生技术。该方
法将活性炭填充在两个主电极之间,在电解液中,加以直流电场,活
性炭在电场作用下极化,一端成阳极,另一端呈阴极,形成微电解槽,
在活性炭的阴极部位和阳极部位可分别发生还原反应和氧化反应,
吸附在活性炭上的污染物大部分因此而分解,小部分因电泳力作
用发生脱附。该方法操作方便且效率高、能耗低,其处理对象所受
局限性较小,若处理工艺完善,可以避免二次污染。
5、超临界流体再生法
据最近的研究资料表明,在CO
2
的临界点附近,再生效率的变
化很大;对未被烘干的活性炭,则需要延长其再生时间。对氨基苯磺
酸而言,CO
2
超临界流体法再生的最佳温度为308K,当温度超过
308K时,再生不受影响;当流速大于1.4710-4m/s时,流速不影响再
生;用HCl溶液处理后,会使活性炭再生效果明显改善。对苯而言,
再生效率在低压下随温度的下降而降低;在16.0MPa压力时的最
佳再生温度为318K;在实验流速下,再生效率会随流速加快而提
高。
4、超声波再生法
由于活性炭热再生需要将全部活性炭、被吸附物质及大量的
水份都加热到较高的温度,有时甚至达到汽化温度,因此能量消耗数据库连接失败
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很大,且工艺设备复杂。其实,如在活性炭的吸附表面上施加能量,
使被吸附物质得到足以脱离吸附表面,重新回到溶液中去的能量,
就可以达到再生活性炭的目的。超声波再生就是针对这一点而提
出的。超声再生的最大特点是只在局部施加能量,而不需将大量的
水溶液和活性炭加热,因而淋巴结疼 施加的能量很小;并且其只对物理吸附
有效,目前再生效率仅为45%左右,且活性炭孔径大小对再生效率
有很大影响。
5、微波辐照再生法
微波辐照再生法是在热再生法基础上发展起来的活性炭再生
技术。其原理是以电为能源,利用微波辐照加热实现再生。试验中
的最佳再生效率出现在功率为HI(W),辐照时间约为80s时。比较
极差S可知,对再生后活性炭碘值恢复影响最大的是微波功率,其
次是辐照时间,最后是活性炭的吸附量。微波辐照法再生活性炭的
时间短。能耗低、设备构造简单,具有较好的应用前景。然而,在微
波加热使有机物脱附过程中,是否有其它的中间产物产生等问题
还有待于进一步研究。
6、催化湿式氧化法
传统湿式氧化法再生效率不高,能耗较大。再生温度是影响再
生效率的主要原因,但提高再生温度会增加活性炭的表面氧化,从
而降低再生效率。因此,人们考虑借助高效催化剂,采用催化湿式氧
化法再生活性炭。同济大学水环境控制与资源化研究国家重点实
验室的科研人员正在开展此方面的研究。随着可持续发展观念的
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深入人心,活性炭再生工艺与技术日益得到人们的重视。一些传统
的活性炭再生技术与工艺在近几年有了新的改进与突破。同时新
再生技术也在不断涌现。虽然这些新兴技术在工艺路线上还不成
熟,目前尚无法投入工业使用。但它们的出现为活性炭的再生带来
了新思路与新探讨。
二、实验部分
本次实验研究采用的是溶剂再生法
具体操作如下:
1、实验材料
主要试剂:工业盐酸、分析纯盐酸、阳离子交换树脂、去离子水、亚
甲基蓝、硫酸铜溶液、邻二氮菲、盐酸羟氨等。
主要仪器:分析天平、马弗炉、721型分光光度仪、MYB型调温电
热套、烘箱、称量天平等。
2、实验步骤
(1)样品三指标测定
A、标准曲线的测绘分别吸取铁液0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、
6.0、7.0mL于8只50mL容量瓶中,加入乙酸-乙酸钠缓冲溶液5mL,
盐酸羟胺溶液2.5mL,1,10-菲啰啉溶液1mL,用水稀释至标线,摇匀放
置10min,用分光光度计在波长510nm,光径1cm比色皿中测定吸光
度。以铁标准溶液的使用量(mL)为横坐标,以吸光度为纵坐标绘
制标准曲线。
铁标液测得标准吸光度数据表
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体积mL
01.02.03.04.05.06.07.0
吸光度
0.0560.0980.1450.1800.2250.2600.2940.335
作曲线得:
B、铁含量测定称取经粉碎的干燥试样1.0g(称准至10mg),置
于100mL锥形瓶中,加入稀盐酸25mL,缓和煮沸5min,稍冷过滤
于100mL容量瓶中,并用热水分次洗涤滤渣,滤液和洗液合并,冷
却至室温,稀释至标线。取滤液10mL于50mL容量瓶中,加入乙
酸-乙酸钠缓冲溶液5mL,盐酸羟胺溶液2.5mL,1,10-菲啰啉溶液
1mL,稀释至标线,摇匀放置10min呈颜色反应,用分光光度计在波
长510nm下用1cm比色皿测定吸光度;
C、灰分含量测定将150mL瓷坩埚置于马弗炉中,于(65020)℃
下灼烧至恒重,将坩埚置于干燥器中,冷却,称重;称取经粉碎的试
样5克(称准至0.1mg),置于150mL已灼烧至恒重的瓷坩埚中;
将坩埚送入温度不超过300℃的马弗炉中,打开坩埚盖,逐渐升高温
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
012345678
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度,在65020℃灰化至恒重。时间大概为3个小时。计算灰分值,
并得出灰分含量。
D、亚甲基蓝吸附值测定称取经粉碎的试样1.0克(称准至1mg),
置于100mL的磨口塞的锥形瓶中,用滴定管加入适量亚甲基蓝试验
液,待试样完全湿润后,立即振荡20分钟,后用滤纸进行过滤。将
滤液置于光径为1cm的比色皿中,用分光光度计在波长665nm下测
定吸光度,与硫酸铜标准滤色液的吸光度进行对照,所耗用的亚甲基
蓝试验液的毫升数即为试样的亚甲基蓝吸附值。
实验样品三项指标数据表
铁含量%灰分含量%吸附值mL
0.2111.629.80
(2)、用同样方法对厂家产品进行三项指标的测定;
厂家产品三项指标数据表
铁含量%灰分含量%吸附值mL
0.138.4611.42
(3)、活性炭再生及性质检验
A、再生过程1分别吸取比例为1:1李贺生平 、1:2、1:4、1:6、1:8、1:9的酸
45mL于6只100mL锥形瓶中,分别加入活性炭样品1.0g,加热反
应约4小时,然后对反应液趁热抽滤,并将得到的固体在烘箱中(100
摄氏度左右)烘干0.5小时;用铁含量测定方法对产品进行测定并作
数据曲线;
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酸体积为45mL时不同酸比例数据表
酸比例1:11:21:41:61:81:9
铁含量%0.180.140.120.100.140.15
作曲线得:
B、再生过程2分别量取比例为1:6的酸30mL、45mL、60mL、75mL
于4只100mL锥形瓶中,分别加入活性炭样品1.0g,加热反应约4
小时,然后对反应液趁热抽滤,并将得到的固体在烘箱中(100摄氏
度左右)烘干0.5小时;用铁含量测定方法对产品进行测定并作数据
曲线;
酸比例为1:6时不同体积数据表
作曲线得:
体积mL30456075
铁含量%0.220.100.130.15
体积45mL时不同比例酸铁量曲线
0.00%
0.05%
0.10%
0.15%
0.20%
1:01:11:31:41:61:71:91:10
比例
铁
量
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C、再生过程3称取活性炭样品10.0g于250mL锥形瓶中,加入工
业盐酸5mL,如此3份,分别加入水100mL,加热反应1至1.5个小
时;然后对反应液趁热抽滤,并将得到的固体在烘箱中(100摄氏度
左右)烘干0.5小时;用铁含量测定方法对产品进行测定并作曲线。
10g样品4mL酸时铁量数据表
体积mL1(验证组)平均值
铁量%0.00810.00960.00910.01360.0101
三、结论部分
物理性质:样品在实验前外观为黑色块状;处理后为黑色粉末状。
本次实验研究所使用的活性炭中主要杂质为铁,因此选取工业盐
酸对活性炭进行再生。通过对比国家行业标准数据后,得出以下结论:
溶剂再生法可以对木质活性炭进行再生,实验后样品的铁含量和灰分
含量有所下降,亚甲基兰脱色力有所提升。
通过不同再生过程的对比得出:再生过程3为最好的效果,即10g样
酸1:6时不同体积铁量表
0.00%
0.05%
0.10%
0.15%
0.20%
0.25%
020406080
体积
铁
量
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品、5mL酸、100mL水,最终使得活性炭样品的质量提高到行业标
准以内,而且成本低廉,有利于现实生产,可以推广使用。前两组虽
然可以减少一定的铁量,但是考虑实际实际生产1001 ,成本太高,而且最
终效果未能达到行业标准,因此不能实际实行。
四、参考文献
1、张会平钟辉叶李艺。《不同化学方法再生活性炭的对比研究》,
厦门大学化工系;
2、张文辉阎文瑞刘春兰。《国外活性炭应用及我国活性炭发展趋
势》,煤炭科学研究总院,北京煤化学研究所。
3、古可隆。《活性炭的应用》,林产化学工业研究所。
4、吴奕。《活性炭再生法》。巨化集团技术中心。
5、谢志刚刘成伦。《活性炭的制备及其应用进展》,重庆大学化学
化工学院。
6、李文明付大友李红然。《活性炭再生方法的分析和比较》,四
川理工学院化学工程学院。
7、唐志红朱文魁马荣张双全刘长城。《活性炭再生技术》,中国
矿业大学化学工程学院。
8、李惠民邓兵杰李晨曦。《几种活性炭再生技术的特点》,昆明理
工大学环境科学与工程学院。
9、《中华人民共和国国家标准木质活性炭实验方法》。
附:木质活性炭行业标准
灰分国标:标准设定:≤4.5%
2011年化学清晰的近义词和反义词 系短学期
质量指
标
GB/T13803.2--1999
Roct6217-74,
1992
(B.P)1999
一级品二级品
灰分%5.05.06.05.0
水分国标:标准设定:≤8.0%
质量标
准
GB/T13803.2--1999
Roct6217
Roct8703
Roct23998
一级品二级品
水分5.05.010.05.0
亚甲基兰脱色力:≥240mg/g铁:≤0.02%
本文发布于:2023-03-21 08:23:22,感谢您对本站的认可!
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