吸附法分步处理含油废水研究

摘要:提出用灯芯草吸收含油废水中的悬浮油,然后再用碳石纤维对乳化油和溶解油进行深度吸附,系统考察了两种吸油剂的性能以及吸附时间、pH、盐度等对吸油效果的影响。结果表明灯芯草可以快速吸收废水中的悬浮油,pH、盐度对吸油效果影响很小。碳石纤维对乳化油的吸附速度缓慢,废水酸碱度和盐度显著影响其饱和吸附量。

关键词:含油废水 吸附 灯芯草 碳石纤维

含油污水是主要水污染源之一,船舶事故溢油和海上石油泄漏等引发的水环境污染问题尤其令人关注[1-2]。去除水中油的方法主要包括重力法、絮凝法、气浮法、吸附法、生物法、膜分离法等[3]。吸附法因简便易行而得到普遍应用,廉价易得的吸附剂种类较多,新型吸油材料不断涌现,例如Fe203／EDPA新型吸油材料、碳石纤维、膨胀石墨、硫酸钙晶、纤维球等,还有采用天然材料的灯芯草、吸油草等。本文选用灯芯草为悬浮油吸收剂,新型碳石纤维为乳化油和溶解油吸附剂,探讨以分步吸附法处理含油废水的可行性,并对其除油效果和影响因素进行实验考察。

1 实验材料与方法 1.1 实验材料与仪器

灯芯草:产自安徽毫州;碳石纤维:四川俊瑞碳纤维材料有限公司;

柴油:市售0#柴油;

其他实验药品均为分析纯;紫外可见光光度计:北京普析通用仪器有限责任公司;

1.2 实验方法

悬浮油水样配置:配置4g/l的悬浮油,搅拌乳,静止备用;乳化油水样配置:取一定量的0#柴油加入水中,然后加适量碱,充分搅拌乳化,静置分层后取下层乳化液备用;吸附实验:恒温震荡器内震荡(280r/min)至预定时间,控制温度25℃。然后转移至分液漏斗中,静置分层,除去吸附剂,分析水样中剩余的含油浓度;选择不同的pH值和盐度,考察对吸附行为的影响;油浓度测定:标准紫外分光光度法。

2 结果与讨论

2.1 对悬浮油和乳化油的吸附速度

灯芯草对水中悬浮油吸附量随时间的变化关系见图1。灯芯草对水中悬浮油的吸附速度很快,在1min内吸附率可以达到98%,在4min时吸附饱和。实验结果表明,灯芯草对水中悬浮油的吸附表现为快速吸附,而对乳化油的吸附能力较差。

碳石纤维对水中乳化油吸附量随时间的变化关系见图2。吸附速

度十分缓慢,接近饱和的时间大于60min。原因在于碳石纤维具有极佳的疏水性,结果导致呈水包油状态的乳化油滴遭到碳石纤维的表面排斥,阻碍了其对乳化油的吸附传质速度。

2.2 对悬浮油和乳化油的等温吸附

图3为灯芯草对水中悬浮油的等温吸附曲线。用Langmuir方程对曲线进行拟合,获得很好的相关性(R2=0.964),最大吸附量q=42.7g/g,吸附常数b=0.017。灯芯草对水中悬浮油表现出良好吸油能力,具有实际利用价值。

图4为碳石纤维对水中乳化油的等温吸附曲线。用Freundlich方程拟合(R2=0.955),吸附常数n=1.39,k=0.038。当水中乳化油浓度在25mg/L时,通过碳石纤维的深度吸附可以将含油浓度降低至3mg/L以下。

2.3 pH对吸附行为的影响

在弱酸性条件下的吸油效果最好,这是因为弱酸条件下的H+能中和灯芯草和柴油微粒表面的负电子,减弱了静电斥力;而在碱性条件下,OH-能与柴油颗粒表面酸性物质反应降低其粘滞性。但过量酸碱使灯芯草表面和柴油微粒之间的排斥力增大。碳石纤维比灯芯草的耐酸碱性好。

2.4 盐度对吸附行为的影响

对灯芯草吸附悬浮油和碳石纤维吸附乳化油而言,盐度增加都有利于吸附。原因在于盐度增加可以压缩油滴表面的双电层,导致油滴的互相凝聚,从而有利于表面吸附。

3 结语

以天然可降解吸油材料灯心草和高性能碳石纤维为吸附剂,分步吸附法对水中悬浮油和乳化油进行处理,可以获得比较理想的除油效果。灯芯草吸油速度快,吸附量大,可以将水中悬浮油有效去除,然后采用碳石纤维吸附剩余的乳化油,油浓度可以降到国家排放标准以下。两种吸附剂分步形成串联组合工艺,具有实际运用价值。

参考文献 [1]

孙春伟,殷少伟.海洋溢油对海洋环境的危害及其法律规制

[J].管理观察,2012.

[2] 徐冬波,赵滨生.一种废乳化油处理新工艺[J].环境科学动态,1996.

[3] 曹秋娥.含油废水处理方法研究[J].辽宁化工,2010.