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活性炭催化剂处理鱼罐头废水
文章作者：韩研网络部 更新时间：2019-4-4 16:53:36

　　活性炭催化剂用水相重整的方法处理鱼罐头废水，我们在对催化水相重整(APR)在鱼罐头废水处理中的应用进行了探索性研究。将3%的Pt催化剂负载在不同的活性炭载体上，并在鱼罐头蒸煮废水的APR中进行测试。测试了活性炭和反应体系对催化剂性能的影响，测试了催化剂在3次连续再利用循环后的稳定性，应用APR处理鱼罐头废水的探索性研究。选择金枪鱼烹饪产生的废水是因为这类是罐头厂常生产的产品下面是研究报告。

　　活性炭和催化剂的表征与制备

　　通过氮吸附-解吸等温线，热重分析，元素分析和浆液pH测量来表征活性炭。通过测量活性炭的水悬浮液在蒸馏水中的pH直至恒定值来测定浆料pH。使用两种活性炭和炭黑作为载体，通过初湿浸渍制备铂活性炭催化剂。然后，将它们在室温下干燥2小时，并在烘箱中引入过夜。最后，将催化剂煅烧2小时并用氢还原流动2小时获得成品。

　　水相重整实验和分析程序

　　根据当地鱼罐头行业传达的程序，通过将金枪鱼在水中煮沸30分钟获得金枪鱼烹饪废水。将所得液体通过过滤器过滤。实验在不锈钢间歇式反应器中放置4小时，在Ar气氛下使用0.4g催化剂在20mL反应体积中进行。通过向反应器中提供Ar流进行半连续实验。用Ar吹扫反应器数次，以便在运行前除去空气。将气体收集在多层箔样品袋中。水相的特征在于在TOC-VCSH装置中测量的总有机碳(TOC)，根据标准方法测定的化学需氧量和离子色谱法。

　　水相重整运行

　　去除TOC和COD图1显示了在分批和半连续模式下用催化剂和活性炭载体进行的APR实验中的TOC和COD去除。在没有载体的情况下进行空白实验，得到大约1小时。20%TOC和COD去除，这可部分归因于热液碳化，因为通过过滤回收了深棕色固体。

　　图1：反应4小时后鱼罐头废水的APR去除TOC和COD，a)批次运行中的活性炭与活性炭负载铂催化剂b)分批运行和c)半连续运行。

　　使用裸支撑物的实验比使用催化剂的实验具有更高的TOC和COD去除率(55-75%对45-60%)。如已经看到的，测试的活性炭载体具有高表面积和多孔结构，包括微观和中孔性。因此，从金枪鱼蒸煮废水中吸附物质可能是TOC和COD消失的主要原因�？梢怨鄄斓叫孪屎褪褂霉钚蕴康腡GA(dTGA)曲线之间的差异，主要在200-400℃范围内，证实了对活性炭材料的吸附。

　　因此，在裸载体和催化剂的实验中，TOC和COD去除的主要差异主要归因于在碳载体上的吸附。用催化剂去除TOC和COD的较低可以通过伴随Pt浸渍的比表面积的减少来解释。

　　水相重整上阴离子物种的演变

　　我们在初始鱼罐头废水中和APR运行后检测到的主要阴离子物种(不包括氯化物)，通过离子色谱分析，乙酸盐是初始废水中的主要成分。在APR过程中其浓度几乎没有降低，表明在测试的操作条件下其难以处理的特性。发现磷酸盐的浓度远低于乙酸盐，并且不受APR处理的影响。在用活性炭和活性炭负载铂进行的反应中，磷酸盐浓度从大约升高。在初始金枪鱼蒸煮废水中检测到10 mg L-1的甲酸盐，在空白实验中检测到甲酸盐浓度增加到120 mg L-1以上。在使用裸支持物的实验中，其浓度达到50至100mg L-1，而当使用铂催化剂时，其浓度保持在5-10mg L-1之间。在水热碳化时，通过几种中间体如赤藓糖，葡萄糖，羟甲基糠醛或乳酸，可以从葡萄糖转化产生甲酸。这可以解释空白实验中和使用活性炭载体进行的那些中更高水平的甲酸盐，其中HTC必须是主要过程。对于铂催化剂，最终甲酸盐浓度较低，因为甲酸重整为CO 2和H 2和/或CO和H 2 O.发现硫酸盐浓度低于20mg L-1。在批次和半连续操作之间没有观察到甲酸盐和硫酸盐浓度的显着差异。最后，APR处理不会显着影响氯化物。

　　催化剂稳定性

　　催化剂以分批模式连续三次使用。在连续三次使用后，TOC和COD去除率在20-30%之间，但是对于阴离子物质没有发现显着变化。在活性炭负载铂和炭黑负载铂的情况下，在连续运行时产生的气体总量没有变化，而在炭黑的情况下，它从268减少到190μmol。这种失活可以通过乙酸和磷酸或氯化物引起，其在反应介质中具有较高的浓度并且已经被认为是粗甘油的APR中的失活物质。使用更活泼的催化剂可以更好地观察它们的效果，因为与裸支撑物相比，活性炭没有显示产生的气体量的显着差异。在连续3次运行后，在炭黑的情况下，H 2百分比保持不变，而在活性炭的情况下，H 2百分比显着增加。同时，烷烃百分比在所有情况下均显着下降。然而，在炭黑的情况下，在第一次使用后纳米颗粒尺寸没有显着差异，但是在3次运行之后，活性炭显示出比炭黑显着更低的平均尺寸和标准偏差。因此，活性炭显示出对烧结的更高抗性。随着Pt尺寸的增加，H 2的增加和烷烃百分比的降低可以通过较低数量的低配位Pt位点，促进甲烷化反应来解释。由于废水的复杂基质，从这项工作的结果来看，不可能归因于各种化合物对催化剂失活的贡献。此外，由于水热碳化和水热处理导致的金属相老化，也会发生失活。然而，需要根据反应介质的性质调节催化剂性质以防止失活，这值得进行未来的研究方向。

　　使用负载在不同活性炭材料上的铂催化剂首次对金枪鱼蒸煮废水的APR进行了探索性研究。当在反应介质中没有载体/催化剂的情况下进行反应时，观察到水热碳化(20%的TOC和COD去除)。尽管二氧化碳是主要的气体成分，但碳支持吸附金枪鱼蒸煮废水成分(高达TOC去除量的90%)并且还促进了气体的产生。使用催化剂，有价值气体(氢气和烷烃)的百分比显着增加，达到气体分数的18%。然而，产生的气体总量很低(从100毫克COD开始的20毫升废水量366μmol)可能是由于存在大量的乙酸和磷酸以及氯离子导致催化剂失活。催化剂负载在活性炭上，具有基本特征，气体总量以及有价值成分的百分比(H.2和轻质烷烃)显着增加。反应系统的类型影响气体的产生，半连续运行产生更高量的气体，因为抽出的气体取代了反应产物。作为一般趋势，在连续3次运行时，烷烃和H 2的百分比分别降低和增加。这可归因于随着Pt的尺寸增加，低配位Pt位点(负责甲烷化)的数量减少。

文章标签：椰壳活性炭,果壳活性炭,煤质活性炭,木质活性炭,蜂窝活性炭,净水活性炭.

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