微波再生技術(shù)處理廢水

    活性炭作為一種易得和有效的吸附劑,廣泛用于廢水處理領(lǐng)域。除了單獨(dú)活性炭的再生以外,有時(shí)也在活性炭中加入其他物質(zhì),這些物質(zhì)在微波場(chǎng)中的變化,對(duì)活性炭的再生有多方面的影響,這就是所謂的微波再生技術(shù)。目前的研究表明,先將污染物吸附到活性炭或其他吸附劑上,然后再置于微波場(chǎng)中輻射,較直接置于微波場(chǎng)中輻射有更好的處理效果。

    處理污水中的有機(jī)污染物常用的一種方法是活性炭吸附法,但吸附后的活性炭表面有機(jī)物卻難以處理。而微波再生技術(shù)能有效地解吸活性炭表面的有機(jī)物,使活性炭再生并有利于有機(jī)物的消解和回收再利用。Chih等采用低能度的微波輻射,對(duì)污水中吸附在顆粒狀活性炭表面的有機(jī)毒物三氯乙烯、二甲苯、萘以及碳?xì)浠衔锏冗M(jìn)行解吸和消解,其最終分解率達(dá)100% ,處理后的水質(zhì)穩(wěn)定。此外,微波加熱解吸還可回收有機(jī)物。如Ha2mer等研制了一種固定床式的微波加熱解吸裝置,用該裝置研究了從活性炭高分子和沸石中解吸回收乙醇和有機(jī)脂。Tai等采用活性炭吸收苯酚和用微波輻射降解吸收在活性炭上的苯酚,研究結(jié)果表明采用此方法處理質(zhì)量濃度為5. 0 mg/L和50. 0 mg/L的苯酚液,降解后檢測(cè)不到苯酚的存在,全部降解為最終產(chǎn)物H2O 和CO2。實(shí)驗(yàn)還證明,雙反應(yīng)體系(活性炭吸附和微波加熱活性炭?jī)蓚€(gè)體系分開(kāi))的降解效率要比單反應(yīng)體系的效率高, 特別是苯酚質(zhì)量濃度比較高的時(shí)候(50. 0 mg/L) 。

     Tai等采用微波處理溶液中的苯、甲苯、二甲苯及苯酚,微波輻射90 s后,苯、甲苯、二甲苯被完全降解成H2O和CO2 , 240 s后苯酚被完全降解成H2O和CO2。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn),在微波輻射下,活性炭粒子間產(chǎn)生弧光并且很快變得火紅,此時(shí)的溫度可達(dá)1 200 ℃以上,在這樣高的溫度下有機(jī)污染物很快分解成H2O和CO2。鄒宗柏等在活性炭存在的條件下利用微波輻射去除廢水中磺基水楊酸污染物, 對(duì)廢水中磺基水楊酸的去除率可達(dá)97. 4%。古昌紅等[ 20 ]研究在ACF (活性炭纖維)和活性炭存在下,微波輻射除去焦化廢水中的吲哚污染物。在微波輻射下,用ACF處理吲哚溶液具有明顯的效果, 3. 5 min去除率即可達(dá)到98%。微波輻射不能使吲哚發(fā)生降解,其作用是使ACF的孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,增加了其吸附能力。張國(guó)宇等利用微波輻射去除廢水中鄰苯二甲酸二辛醋污染物。采用12～16目的JX - 106型椰殼活性炭5 g與50 mL廢水(固液比為1∶10)混合,在微波輻射功率為500 W,輻射處理5 min,廢水的COD質(zhì)量濃度由648 mg/L降至70. 1 mg/L,COD去除率為89. 2% ,廢水的pH值對(duì)處理效果幾乎沒(méi)有影響。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),在微波輻射場(chǎng)中廢水中的有機(jī)污染物在活性炭表面通過(guò)吸附- 氧化協(xié)同作用而被迅速降解。馮建敏等采用微波輻射技術(shù)處理酸性黃染料廢水。質(zhì)量濃度為50 mg/L的酸性黃染料廢水50 mL,活性炭用量2 g,微波輻射功率800W,處理7 min,可以得到最佳的廢水處理效果。王金成等在活性炭存在下,用微波照射能使活性艷藍(lán)KN - R溶液迅速脫色,每克活性炭處理質(zhì)量濃度為300 mg/L的活性艷藍(lán)KN - R 溶液50 mL, 微波輻射4 min, 脫色率達(dá)97. 1%。研究還表明,由于微波輻射條件下活性炭對(duì)活性艷藍(lán)KN - R的處理量明顯高于活性炭常溫下對(duì)活性艷藍(lán)KN - R的飽和吸附量,說(shuō)明在活性炭存在下,微波照射能使活性艷藍(lán)KN - R脫色。但是,目前活性炭對(duì)某些廢水處理的效果不盡人意, 其處理工藝有待進(jìn)一步的研究。楊良玉等提出一種運(yùn)用微波再生活性炭與鐵屑混合物處理染料廢水的新方法,該方法中所使用的炭鐵混合物較單獨(dú)活性炭對(duì)染液廢水的去除率有明顯提高;加入了鐵屑,促進(jìn)微波再生、活化活性炭,同時(shí)吸附在活性炭中的染料得到降解;微波作用多次后炭鐵對(duì)廢水的處理仍能保持色度去除率99%以上、COD去除率64%以上。在今后的研究中可考慮在活性炭中加入鐵屑或其他金屬,以改進(jìn)處理效果。

    對(duì)于其他吸附材料(如有機(jī)膨潤(rùn)土)相關(guān)人士也做了研究,國(guó)內(nèi)外均有報(bào)道,如Sang - Mo Koh,Joe BorisDixon等使用有機(jī)膨潤(rùn)土處理含苯和苯酚的廢水, Konduru R. Ramakrishna, T. Viraraghavan等進(jìn)行染料廢水脫色, 國(guó)內(nèi)也有較多文獻(xiàn)報(bào)道使用有機(jī)膨潤(rùn)土進(jìn)行有機(jī)廢水脫色和處理苯酚、苯胺等有機(jī)物污染物的方法。如李濟(jì)吾等用微波協(xié)同有機(jī)膨潤(rùn)土處理有機(jī)廢水,對(duì)硝基苯酚廢水處理,有機(jī)膨潤(rùn)土過(guò)100 目篩,與廢水固液質(zhì)量比1∶3 000,微波功率700 W,輻照30 s～3 min,經(jīng)測(cè)定,對(duì)硝基苯酚的去除率在85%以上。對(duì)酸性大紅染料廢水的處理,有機(jī)膨潤(rùn)土與待處理廢水質(zhì)量比為1∶2 000,微波功率700W,輻照時(shí)間2 min后,冷卻至室溫,以離心方法達(dá)到固液分離,經(jīng)測(cè)定,脫色率在99%以上。同時(shí)對(duì)酸性藍(lán)染料廢水、酸性黃染料廢水進(jìn)行了脫色研究,亦達(dá)到了很好的處理效果。