活性炭國家專精特新“小巨人”企業活性炭產學研合作

　　活性炭芬頓氧化吸附處理艙底水

　　由于海運的重要性增加了，在海洋污染的背景下，海船(即船舶)被認為是主要的海洋污染物之一。大約20%的海洋污染是由海上船舶造成的，由于每艘船舶都會攜帶化石燃料，船舶排放的含油艙底水是海洋生態系統中重要的污染物之一。本期我們在使用芬頓氧化作為預處理方法后，通過活性炭吸附來研究艙底水的可處理性。艙底水儲存在機艙和鍋爐下方的船體內部艙底中，是廢水和海水的腐蝕性混合物。盡管艙底水的污染特性取決于車輛類型及其運行模式，但艙底水中常見的污染物包括燃料、油、油脂、清潔劑、表面活性劑、溶劑和鹽類。排放艙底水對海洋棲息地都有不利影響，所以要經過活性炭處理后再排放。

　　活性炭吸附設置和操作條件

　　本研究采用芬頓氧化作為預處理方法。溫度和pH值分別設置為20℃和30℃加入硫酸亞鐵和過氧化氫。使用帶有6個攪拌器的廣口瓶測試裝置，并將攪拌速度調節至200rpm半小時。氧化在2小時內完成。將上相轉移到燒杯中進行沉淀。pH值設置為7.5。沉降保持2小時。收集樣品的上清相用于吸附過程�；钚蕴课�附過程中我們將200mL芬頓氧化樣品的流出物轉移到250mL容量瓶中。將孔徑為1.5mm的顆�；钚蕴刻砑拥綗�瓶中。用pH計調節pH，在25℃下1、3、5、7、24、48和72小時后，使用1g活性炭每升收集樣品以確定平衡時間。在活性炭合適濃度和溫度實驗中，分別在15、20、25和30℃下將1、1.5、2、2.5和3g活性炭加入容量瓶中，然后再調節好ph以確定pH值對活性炭吸附的影響。

　　吸附平衡時間

　　吸附過程應用于芬頓氧化的出水樣品。在1、3、5、7、24、48和72小時收集樣品，通過在pH=7.5、25℃和170rpm攪拌速率下加入1g活性炭來確定平衡時間(圖1)。對于吸附在1和5小時之間的平衡時間，COD去除效率在3.1±1.3%和10.7±3.6%之間波動。隨著平衡時間從5小時增加到24小時，COD去除效率從10.7±3.7%和54.5±1.8%分別顯著增加到26.3±2.2%和62.5±1.1%(吸附和總量)，對應COD濃度從500.0±28.3降低到410±18mg。由于在活性炭的外表面上形成了有機材料的單層覆蓋層，COD去除增加直到達到平衡時間。平衡時間的進一步增加沒有顯示出任何統計學差異(p>0.05);因此24小時被用作進一步實驗的平衡時間。

　　圖1：平衡時間對COD去除的影響。

　　活性炭的用量

　　圖2顯示了在25℃、pH=7.5和170rpm的攪拌速率下，不同活性炭用量對COD去除的影響，持續24小時。我們測試了1.0、1.5、2.0、2.5和3.0g活性炭以確定合適吸附劑劑量。隨著活性炭濃度從1g增加到3g，觀察到COD去除率從50.0±5.1%和74.5±2.6%逐漸增加到吸附和總量的68.3±1.9%和83.9±1.0%。COD濃度從280.0±28.3略微下降至177.5±10.6mg。許多研究都報告說，隨著活性炭用量的增加，有機材料的去除率也會增加，這可以通過總比表面積和吸附劑上的活性位點來解釋。

　　圖2：活性炭用量對COD去除的影響。

　　活性炭芬頓氧化吸附處理艙底水的研究中，研究了通過芬頓氧化和吸附處理艙底水的性能。導致總COD去除效率為89.5±1.9%(對應于115.0±21.2mg有機物濃度)的合適吸附操作條件確定如下：平衡時間為24小時，活性炭用量為2g每升，溫度為20℃，pH=6。從經濟的角度來看，芬頓氧化和活性炭顯示出處理艙底水的潛力。

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