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粉末活性炭对三烯丙基异氰脲酸酯的吸附性能

作者:天旭活性炭 时间:2014-10-29 来源:本站原创
摘要:通过静态实验研究粉末活性炭对TAIC 的吸附性能,并考察pH、温度,活性炭用量,反应时间等因素对吸附效果的影响。

       三烯丙基异氰脲酸酯( triallyl isocyanurate,TAIC)是一种含芳杂环的多功能烯烃单体,主要用于多种热塑性塑料、离子交换树脂和特种橡胶的改性剂、交联剂和助硫化剂以及光固化涂料、光致抗蚀剂、阻燃剂的中间体,是一种用途极其广泛的精细化工产品。

       目前,由于现代工业特别是化工工业的发展,工业废水的成分日益复杂,尤其是化工合成的有机物,其生产废水往往难以用传统的废水处理方法去除。经查阅相关文献和资料报道,TAIC 产品常采用氯丙烯和氰酸盐反应聚合并经萃取分离工序制得。

       因此,其生产废水中含有较高浓度的TAIC 及有机反应过程中的副产物等难降解的有机物,难以用传统的废水处理工艺进行处理。目前,国内外对难降解有机物废水的处理方法有: 生物强化法、高级氧化法、物化处理法等,但关于含高浓度的TAIC 生产废水处理工艺研究的相关资料在主流期刊上较为鲜见。

       由于TAIC 的分子结构式具有较高的对称性,其物理、化学性质较为稳定,常见的生化方法很难将其降解,为此,我们采用活性炭作为吸附剂以达到去除TAIC 的目的。活性炭在化工、环境保护等许多方面有着广泛的应用,具有较好的实用性。

       本实验通过研究粉末活性炭对废水中TAIC 的吸附性能,以期寻找一种能够快速有效去除水中TAIC 的方法以配制的TAIC 模拟废水为研究对象.通过静态实验研究粉末活性炭对TAIC 的吸附性能,并考察pH、温度,活性炭用量,反应时间等因素对吸附效果的影响,探讨活性炭对TAIC 的吸附动力学行为,为含TAIC 的实际废水的吸附处理提供一定的理论依据。

       实验还研究了粉末活性炭对含高浓度TAIC的实际废水的吸附效果,探讨了该方法实际应用的可行性。
 

       主要试剂和材料
       盐酸A.R级、氢氧化钠A.R级、粉末活性炭、TAIC样品(纯度98%) 、 二氯甲烷(色谱纯) 、甲醇(色谱纯) 。

       本实验活性炭采用木质粉状活性炭: 水分<10%,灰分<5%,粒度在0. 63~2. 00 mm,具有较大的比表面积以及吸附量。TAIC( 其结构式如图1 所示) ; 淡黄色液体或结晶体,密度1. 159,沸点149~152℃( 4mmHg),折射率1. 512~1. 514,闪点245℃,水溶性>1g/L( 20℃)。

 
       活性炭对于含TAIC 的实际废水的吸附该实际废水取自江苏某公司的TAIC生产车间的生产废水。水样经GC-MS 分析后可知,废水中主要存在的有机物为TAIC 和DMF( N,N-二甲基甲酰胺) ,并含有一定量的TAIC 生产工艺中的副反应产物,其水质情况为: COD 约为25 000mg/L,其中TAIC 的含量在1 500 mg /L 左右,废水pH为3,盐度为3. 2%,氨氮含量为280 mg /L。

       该废水原采用A2 /O 处理工艺,但是出水水质始终不能达标排放,且生化污泥活性较差。经取样进行水质分析后发现,在整个生化工艺段内,TAIC的含量几乎没有降低,而DMF 的含量从192. 4 mg/L 降到22. 3 mg /L。

       在取二沉池水样进行GC-MS分析时发现,在检测限内,水样中主要有机物为TAIC。为此,如何有效提高TAIC 的去除效率,成为水质稳定达标排放的关键问题[15]。TAIC 的分子结构式具有较高的对称性,其物理、化学性质稳定,常见的生化方法很难将其降解。

       在探索如何有效去除TAIC 的方法时,我们尝试了臭氧氧化法、电解法、混凝沉淀法、芬顿试剂等物化方法,处理效果均不理想,难以实际运用。由于TAIC的分子结构式为环状高度对称,且微溶于水,是非极性有机物,故尝试使用活性炭吸附的方法来去除TAIC。

       为了考察活性炭对实际废水中TAIC 的去除效果,取200 mL 水样,分别加入0. 5、1. 0、1. 5、2. 0 和2. 5 g 粉末活性炭在温度298 K、转速为150 r /min条件下,恒温振荡吸附,间歇取样分析; 并从COD以及TAIC的含量两个指标考察活性炭的吸附效果。

      实验结果见图6


       由图6 可知,活性炭对含TAIC 的实际废水有较好的吸附效果,其中当活性炭投加量为1g/100mL,反应时间为2h时,效果最佳; 其COD去除率为33. 96%,而TAIC 的去除率达到46. 8%。活性炭对TAIC 的吸附作用主要为物理吸附,而在实际废水中由于其组分复杂,含有各类的有机物,对活性炭吸附TAIC 存在一定的竞争机制。然而将近50%的TAIC去除率,在工艺实施上还是有较好的实用价值; 难降解的TAIC 去除后,将极大地缓解后续生化处理的压力,使出水能够稳定地达标排放。
 

        结论

       (1) 粉末活性炭对TAIC 的吸附作用属于物理吸附,吸附速率较快。在298K,活性炭投加量为4. 4g /L 时,吸附效果最佳为96. 17%。

       (2) 当pH 在2~12 时,TAIC 的去除效果一直维持在95% 以上,因此pH 的变化对活性炭吸附TAIC 没有明显的影响,温度升高,活性炭吸附TAIC的效率也随之升高,该反应为吸热反应。

       (3) 活性炭在处理含TAIC 的实际废水时有很好的吸附效果,其中TAIC 的吸附率达到了46. 8%,具有成本低,工艺简单,可操作性强等特点,具有很好的实用价值。


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