微波再生技術處理廢水

    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域。除了單獨活性炭的再生以外,有時也在活性炭中加入其他物質,這些物質在微波場中的變化,對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。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,然后再置于微波場中輻射,較直接置于微波場中輻射有更好的處理效果。

    處理污水中的有機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物卻難以處理。而微波再生技術能有效地解吸活性炭表面的有機物,使活性炭再生并有利于有機物的消解和回收再利用。Chih等采用低能度的微波輻射,對污水中吸附在顆粒狀活性炭表面的有機毒物三氯乙烯、二甲苯、萘以及碳氫化合物等進行解吸和消解,其最終分解率達100% ,處理后的水質穩定。此外,微波加熱解吸還可回收有機物。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,研究結果表明采用此方法處理質量濃度為5. 0 mg/L和50. 0 mg/L的苯酚液,降解后檢測不到苯酚的存在,全部降解為最終產物H2O 和CO2。實驗還證明,雙反應體系(活性炭吸附和微波加熱活性炭兩個體系分開)的降解效率要比單反應體系的效率高, 特別是苯酚質量濃度比較高的時候(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。實驗還發現,在微波輻射下,活性炭粒子間產生弧光并且很快變得火紅,此時的溫度可達1 200 ℃以上,在這樣高的溫度下有機污染物很快分解成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, 對廢水中磺基水楊酸的去除率可達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去除率即可達到98%。微波輻射不能使吲哚發生降解,其作用是使ACF的孔隙結構發生變化,增加了其吸附能力。張國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值對處理效果幾乎沒有影響。進一步研究發現,在微波輻射場中廢水中的有機污染物在活性炭表面通過吸附- 氧化協同作用而被迅速降解。馮建敏等采用微波輻射技術處理酸性黃染料廢水。質量濃度為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KN - R溶液迅速脫色,每克活性炭處理質量濃度為300 mg/L的活性艷藍KN - R 溶液50 mL, 微波輻射4 min, 脫色率達97. 1%。研究還表明,由于微波輻射條件下活性炭對活性艷藍KN - R的處理量明顯高于活性炭常溫下對活性艷藍KN - R的飽和吸附量,說明在活性炭存在下,微波照射能使活性艷藍KN - R脫色。但是,目前活性炭對某些廢水處理的效果不盡人意, 其處理工藝有待進一步的研究。楊良玉等提出一種運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活性炭對染液廢水的去除率有明顯提高;加入了鐵屑,促進微波再生、活化活性炭,同時吸附在活性炭中的染料得到降解;微波作用多次后炭鐵對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,以改進處理效果。

    對于其他吸附材料(如有機膨潤土)相關人士也做了研究,國內外均有報道,如Sang - Mo Koh,Joe BorisDixon等使用有機膨潤土處理含苯和苯酚的廢水, Konduru R. Ramakrishna, T. Viraraghavan等進行染料廢水脫色, 國內也有較多文獻報道使用有機膨潤土進行有機廢水脫色和處理苯酚、苯胺等有機物污染物的方法。如李濟吾等用微波協同有機膨潤土處理有機廢水,對硝基苯酚廢水處理,有機膨潤土過100 目篩,與廢水固液質量比1∶3 000,微波功率700 W,輻照30 s～3 min,經測定,對硝基苯酚的去除率在85%以上。對酸性大紅染料廢水的處理,有機膨潤土與待處理廢水質量比為1∶2 000,微波功率700W,輻照時間2 min后,冷卻至室溫,以離心方法達到固液分離,經測定,脫色率在99%以上。同時對酸性藍染料廢水、酸性黃染料廢水進行了脫色研究,亦達到了很好的處理效果。