二氧化氯-PAC对煤焦油的去除效果研究

李红岩,左金龙

(1.广州市设计院,广州510620;2.哈尔滨商业大学环境工程系,哈尔滨150076)

二氧化氯是自然界中几乎完全以单体游离原子团型体存在的少数化合物之一,氯(Cl)原子的标准氧化态是+4价.二氧化氯气体易溶于水,在阴凉、避光和密封的条件下是非常稳定的.二氧化氯的氧化还原电位为1.511V,在典型的单电子转移过程而生成ClO2-,此时单电子过程的氧化还原电位为0.95V[1-2].

二氧化氯具有很强的反应活性和氧化能力,在水处理的条件下可与很多的有机化合物反应.煤焦油是由煤经过干馏而得到的油状产物,褐色至黑色.其中释放出来的多环有机物有强致癌性[3-5],具有难闻的沥青气味.本文以深圳市蓝顿防水涂料厂为依托,定量研究二氧化氯-粉末状活性炭对煤焦油的去除效果.

1 实验仪器和试剂

1.1 主要仪器

1)二氧化氯发生器 自制;2)UV-1601可见-紫外分光光度计 日本.

1.2 主要试剂

二氯甲烷,煤焦油(蓝顿防水涂料厂),磷酸盐缓冲溶液(pH值为7),碘化钾,硫代硫酸钠,浓盐酸,淀粉,重铬酸钾.

2 煤焦油的分离

从蓝顿防水涂料厂的废气处理实际运行看,排除的煤焦油气味从感观上基本没有,说明二氧化氯对煤焦油的去除效果较好[6-7].在生产的过程中,废气的排放是在200℃,负压的条件下释放出来的,在这样的条件下,废气含有的只是煤焦油的某些组分,对于沸点很高、难降解的成分并没有随蒸汽一起出来,而是留在成品中.

根据实验室条件,用如图1所示装置对煤焦油进行成分分离.温度从120℃逐渐升高到340℃,加热30min.冷却后称量原煤焦油加热前后质量变化,配置后,经计算得到煤焦油馏分的质量浓度为937mg/L.

图1 煤焦油的简易分离

煤焦油分离组分标准曲线绘制,见图2、表1.

分别取标准溶液0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2m L 0.937mg煤焦油/mL溶于1 000 mL水中,其水溶液质量浓度分别为0、0.187、0.375、0.562、0.750、0.937、1.125mg/L,测定其吸光度值.

图2 分离后煤焦油标准曲线

表1 标准溶液的吸光度

3 二氧化氯-PAC对分离后煤焦油去除率的影响

由于二氧化氯对分离后的煤焦油的总去除率只有64%,这样在水溶液中就有相当一部分的污染物,这样的水如果排除就会造成二次污染.活性炭对低质量浓度的有机化合物的去除效率较高[3],本文使用粉末状活性炭(PAC)对二氧化氯处理后的水样进行试验.

3.1 PAC的投量对煤焦油去除效果的影响

煤焦油水样的起始质量浓度为0.937 mg/L,在28℃,pH值为7的条件下,与二氧化氯溶液(4.408mg/L)接触45m in后,分别向其水溶液中加入2、4、6、8、0、12mg/L的PAC,搅拌1 h以后,按上述程序测定剩余的煤焦油,见表2、图3.

表2 PAC投量对分离后的煤焦油的去除效果

图3 PAC投量对分离后煤焦油去除效果的影响

由图3知,PAC对煤焦油的去除效果与投量呈线性相关,随着PAC投量的增加,样中煤焦油的含量降低.在PAC的质量浓度为2 mg/L时,对分离后煤焦油的总去除率为68.1%.当PAC的投量增加到8mg/L时,去除率达到最大值85%,以后曲线平缓,去除率不在增加,说明吸附达到平衡.

3.2 吸附时间对煤焦油去除效果的影响

煤焦油水样的起始质量浓度为0.937 mg/L,在28℃,pH值为7的条件下,与二氧化氯溶液(4.408mg/L)接触45m in后,投加PAC 8mg/L,吸附时间分别为5、15、30、60、90、20 min,测水样中剩余的煤焦油质量浓度,其结果见表3、4.

表3 吸附时间对分离后的煤焦油的去除效果影响

从图4中可以看出,在0～60 min内随着吸附时间的延长水中的煤焦油质量浓度降低.吸附时间＞60min后煤焦油质量浓度下降缓慢,此时对煤焦油的去除率保持在85%以上.PAC对煤焦油的最大去除率出现在前60min,而后再延长吸附时间对煤焦油去除率的提高幅度不大.

图4 PAC投量对分离后煤焦油去除效果的影响

4 结 语

采用二氧化氯-PAC联合工艺处理煤焦油馏分,效率达到了85%,说明PAC对煤焦油成分中的有机化合物有较好的吸附性.二氧化氯将煤焦油中易被氧化的大分子转变为小分子,提高活性炭的吸附量,因此二氧化氯-PAC联合工艺是处理水中煤焦油的一种可借鉴和采用的工艺.

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