活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　垃圾填埋场是处理城市固体废物的广泛应用技术。但是这些垃圾填埋场中的大多数不符合正常排放限制，这导致了高度污染的渗滤液的产生，稳定的垃圾渗滤液含有多种高度浓缩的不可生物降解的有机物，这些有机物对环境具有极强的危害。尽管已经开发了许多渗滤液处理技术，但先进的膜过滤是有效净化废水比较环保方法之一。在目前的研究中，通过将活性炭集成到聚偏二氟乙烯上以使用相转化法合成薄膜来生产新型聚合物膜。并且使用错流环测试，活性炭用于过滤稳定的渗滤液的效果。

　　聚丙烯(PP)、聚偏二氟乙烯(PVDF)和聚砜(PS)等合成聚合物由于具有较高的通量、防污能力和分离效率而常用于膜制造。在所有这些合成聚合物中，聚偏二氟乙烯聚合物被证明是一种理想的膜制造材料，因为它具有耐用性、良好的热稳定性和更高的耐化学性。在研发中往膜表面加入活性炭是可以提高膜截留性能的好方法。膜中活性炭的利用是去除废水有机污染物的一项较新的技术，它不仅增强了活性炭的吸附能力，而且提高了膜的颗粒去除能力。

　　活性炭聚偏氟乙烯膜的制造

　　为了生产聚合物膜，聚偏二氟乙烯和1-甲基-2-吡咯烷酮分别用作聚合物和溶剂。图1展示了用于制备涂料的过程。最初，聚合物PVDF使用加热套在60至70℃的温度范围内完全溶解在1-甲基-2-吡咯烷酮溶剂中(图1a)。为了获得更好的合成膜渗透通量，加热套温度应始终保持在上述范围内。然后将涂料溶液注入干净的瓶中，再将所需量的粉末活性炭添加到原液中以生成用于混合膜的原液。最后，将装有涂料溶液的玻璃瓶放入超声波仪中8小时，以确认添加剂的均匀混合，在制备的涂料中没有产生任何气泡。制膜过程使用甲半自动膜浇铸机施加到合成使用干-湿相处理的平片膜。

　　图1：活性炭聚偏氟乙烯膜原液制备过程，膜的浇铸工艺。

　　稳定垃圾渗滤液特性和实验方法

　　提取超10年的原始渗滤液根据检测的主要特征。其中较低的BOD5和COD的比率是0.075，表明渗滤液样品高度稳定。渗滤液的其他质量参数，如COD、BOD5、NH3-N、颜色和pH值分别约为1187mg/L、88mg/L、316mg/L、1362PtCo/L和8.37。COD、颜色和NH3发现-N浓度远高于标准排放限值。在此，对独立因素(膜中聚偏氟乙烯和活性炭用量)和响应(COD、NH3-N、颜色去除和纯水通量)之间的关系进行了彻底研究。基于复合设计图2，对活性炭膜组合物进行了十几次不同的测试实验。

　　图2：终端测试(纯水渗透设置)。

　　污染物去除效率

　　测试中可以清楚地看出，活性炭聚偏氟乙烯膜对COD去除的影响比较大，随着聚偏氟乙烯和活性炭浓度的线性项以及具有二次项的聚偏氟乙烯浓度从较低到较高水平的变化，记录了COD去除的增加。因此，这种变化与使用活性炭膜的出色COD去除相辅相成。另一方面，当活性炭的交互项和二次项处于较高水平时，COD去除率下降。聚偏氟乙烯含量对颜色去除率的影响很显着。这是因为活性炭含量对颜色去除具有渐进的影响。然而，聚偏氟乙烯的二次项、浓度以及和活性炭之间的相互作用显示出负面影响。因此，随着膜制造中聚偏氟乙烯膜含量的增加，颜色的去除得到增强，直到合适量(>14%聚偏氟乙烯)。此外，在去除NH3-N的情况下，聚偏氟乙烯浓度的线性项记录了它对NH3-N去除具有巨大影响。NH3-N去除率随着膜中聚偏氟乙烯含量的增加而增加。然而，对于点后的活性炭浓度(活性炭=1.0%);当聚偏氟乙烯或活性炭的二次项或相互作用项处于显着水平时，NH3-N去除量开始减少。

　　图3：活性炭与聚偏二氟乙烯制造的膜的扰动图(左)和3D响应面(右)用于去除(a)COD、(b)颜色和(c)NH3-N的效率。

　　吸附材料活性炭用于制造一种新型聚偏二氟乙烯膜，用于处理稳定的垃圾渗滤液。与聚偏二氟乙烯膜(无活性炭)相比，与活性炭集成的制造的聚偏二氟乙烯平板膜显示出更好的性能。活性炭的加入有效提高了膜的去除率和污染控制参数。将活性炭含量增加到一定值对COD、颜色和NH3-N的去除效率以及膜特性具有积极影响。总的来说，这项工作显示了使用活性炭对疏水性聚偏二氟乙烯聚合物膜进行处理和亲水性改进的潜力。为了进一步提高去除效率，可以通过添加亲水性材料或应用预处理过程(例如通过活性炭吸附)来改善膜性能或实践。

本文链接：http://www.hyhxt.net/hangye/hy1028.html

查看更多分类请点击：公司资讯    行业新闻    媒体报导    百科知识