西北大学徐龙教授团队：焦粉吸附深度处理焦化废水研究

西北大学徐龙教授团队采用焦粉吸附作为深度处理焦化废水的后续处理工艺，通过单因素试验和正交设计试验优化，对焦化废水中COD和色度去除率进行研究，以期实现排放达标。

引文格式

闫博华，李希龙，蒋庆,等.焦粉吸附深度处理焦化废水研究[J].洁净煤技术，2019，25(1):160-167.

YAN Bohua，LI Xilong，JIANG Qing,et al.Study on advanced treatment of coking wastewater by coke powder adsorption[J].Clean Coal Technology，2019，25(1):160-167.

闫博华1,2,3,4,5,6，李希龙1,2,3,4,5,6，蒋 庆1,2,3,4,5,6，徐 龙1,2,3,4,5,6，马晓迅1,2,3,4,5,6

1.碳氢资源清洁利用国际科技合作基地；

2.陕北能源先进化工利用技术教育部工程研究中心；

3.陕北能源化工产业发展协同创新中心；

4.陕西省洁净煤转化工程技术研究中心；

5.西安市能源高效清洁化工利用工程实验室；

6.西北大学 化工学院

摘要

为解决焦化废水经常规生化处理后污染指标不符合排放标准的问题，将焦化厂生产过程中自身产生的焦粉用于焦化厂废水处理工艺中生化出水的深度处理环节，考察了焦粉投加量、焦粉粒径、溶液pH值、吸附时间对焦化废水COD和色度去除率的影响，通过正交试验设计优化了工艺条件得到最优工艺方案，最后采用SEM-EDX对比分析了焦粉使用前后的形貌变化及表面元素分布。

结果表明：焦粉投加量从40 g/L增至120 g/L时，COD和色度去除率显著提高;焦粉投加量大于120 g/L时，两者去除率增速减缓，投加量超过200 g/L后，两者去除率基本稳定。焦粉粒径超过5～6 mm后，COD和色度去除率基本稳定不变。焦化废水pH值调节至8附近时，两者去除率达到最大值。吸附时间从0.5 h逐渐增加到2.5 h时，COD和色度去除率显著提高;超过2.5 h后，两者去除率基本稳定。通过L18(37)正交设计试验设计优化的最佳方案为焦粉投加量200 g/L，焦粉粒径5～6 mm，溶液pH值8，吸附时间3 h；在优化条件下的多次平行试验表明，COD平均去除率达到66.8%，色度平均去除率达到71.2%。SEM-EDX表征显示，吸附前，焦粉孔径大，表面有较大缝隙，吸附后孔径和缝隙明显减小，分析原因可能是有较多物质附着在焦粉表面及孔道内造成。吸附后焦粉表面碳、氧、硫、氮元素相对含量大幅增加，这说明焦粉对焦化废水中的有机物和部分含硫、含氮物质具有较好的吸附性能。

插图

图1 焦粉粒径分布

图2 焦粉投加量对COD和色度去除率的影响

图3 焦粉粒径对COD和色度去除率的影响

图4 pH值对COD和色度去除率的影响

图5 吸附时间对COD和色度去除率的影响

图6 吸附前后焦粉表面扫描电镜照片

结论

1）单因素试验表明：焦粉投加量大于120 g/L时，COD与色度去除率增速减缓，达到相对稳定值；焦粉粒径大于4～5 mm时，COD和色度去除率基本稳定；溶液pH=8时，两者去除率均出现最大值;吸附时间超过2.5 h后，两者去除率基本稳定。

2）正交设计试验结果表明：焦粉投加量是影响最显著的因素，其次为吸附时间；优化试验条件为焦粉投加量200 g/L，吸附时间3 h，焦粉粒径5～6 mm，溶液pH=8，此时COD和色度去除率分别达到66.8%和71.2%。

3）吸附前后焦粉的电镜及能谱对比分析表明，其表面碳、氧、硫、氮元素的相对含量大幅增加，说明焦粉对废水中的有机物和含硫、含氮物质具有较好的吸附作用。

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