摘要：采用活性炭吸附的方法來處理木糖廢水，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)活性炭的投入量為6g/L，接觸時(shí)間為30min，溫度為65℃，pH值在5.0左右的條件下能有效處理該廢水，CODcr的去除率較高達(dá)93.71%，BOD5的去除率較高達(dá)92.74%。
木糖是以玉米芯為原料，經(jīng)水解、脫色、離子交換、蒸發(fā)、結(jié)晶、離心、烘干等工序制備的食品添加劑產(chǎn)品，因其具有不被微生物利用、優(yōu)良的美拉德褐變反應(yīng)、低熱量、穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)，而廣泛應(yīng)用于食品、藥品、保健品等行業(yè)，具有多種用途。木糖生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水含有大量色素、膠體、SS等有機(jī)物質(zhì)，其特點(diǎn)是COD值較高，色度大，濁度高。廢水中的有機(jī)物用生物法有較好的去除效果，但考慮到生物法占地面積大，投資大，工藝繁瑣且處理后的污水顏色深等缺點(diǎn)，中小企業(yè)不便應(yīng)用。我們采用吸附法處理木糖生產(chǎn)廢水中的溶解有機(jī)物，達(dá)到了很好的效果。
吸附法中常用的吸附劑有活性炭、磺化煤、活化煤、沸石、活性白土、硅藻土、腐殖質(zhì)酸、焦炭、木炭、木屑等，而活性炭由于來源廣泛，價(jià)格低廉、吸附性能好、易再生等優(yōu)點(diǎn)，而在廢水吸附處理領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本文通過實(shí)驗(yàn)探討了活性炭吸附處理木糖廢水的較佳條件，分析了其吸附機(jī)理，為木糖廢水的處理提供了有力的數(shù)據(jù)。
1、實(shí)驗(yàn)部分
1.1 原料與儀器
粉末狀活性炭（40-60目）：符合HG3-1290-80的標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)驗(yàn)廢水：從某木糖生產(chǎn)車間取得。
722N型分光光度計(jì)；PHS-3C型酸度計(jì)；恒溫磁力攪拌器；電子天平；恒溫箱；5B-3(D)型COD快速測(cè)定儀。
1.2 實(shí)驗(yàn)方法
1.2.1 水樣分析
重鉻酸鉀法測(cè)CODcr；五日培養(yǎng)法測(cè)BOD5。
1.2.2 實(shí)驗(yàn)廢水的取樣及水質(zhì)分析
木糖生產(chǎn)廢水包括水解玉米芯廢水、離子交換廢水和涼水塔循環(huán)水三部分，從生產(chǎn)工藝中取上述三部分的混合水樣作為實(shí)驗(yàn)廢水，對(duì)其分析所得結(jié)果見表1。
表1 木糖廢水水質(zhì)分析結(jié)果
| CODcr/(mg·L-1) | BOD5/(mg·L-1) | pH | 顏色 | SS | NH3-N |
| 4628 | 1750 | 5.17 | 褐紅色 | 267 | 21 |
1.2.3 實(shí)驗(yàn)方法
影響活性炭吸附效果的主要因素有活性炭的投入量，吸附時(shí)間、吸附溫度、廢水pH值四個(gè)因素，由此來確定活性炭吸附的較佳條件。具體實(shí)驗(yàn)方法是：準(zhǔn)確量取100mL廢水倒人250mL燒杯中，向其中加入活性炭，在恒溫磁力攪拌器上攪拌15min，然后保持同樣的溫度靜置，過濾，從濾液中抽取15mL清液，測(cè)其CODcr值。
2、結(jié)果與討論
2.1 較佳吸附條件的確定
2.1.1 活性炭的投入量對(duì)吸附效果的影響
分別向100mL廢水中加入0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2g活性炭，控制溫度在常溫，活性炭的吸附時(shí)間為25min，廢水樣pH值不變，經(jīng)測(cè)定其吸附效果見圖1。
由圖1可知，當(dāng)活性炭的投入量達(dá)到0.6g時(shí)，CODcr去除率達(dá)到較大；當(dāng)活性炭投入量較少時(shí)，其CODcr去除率隨投入量的增加而逐漸上升；當(dāng)活性炭投入量繼續(xù)增加時(shí)，其CODcr去除率隨投入量的增加略微下降。究其原因是：活性炭易吸附溶液中的有機(jī)物分子，隨著活性炭投入量的增加，活性炭吸附達(dá)到平衡，繼續(xù)增加活性炭雖然對(duì)吸附?jīng)]有太大的改變，但使得原本能被吸附的有機(jī)物分子由于相互間的各種作用而滯留在水中，因此造成CODcr的去除率稍微下降。
2.1.2 溫度對(duì)活性炭吸附效果的影響
分別向100mL廢水中加入0.6g活性炭，控制活性炭的吸附時(shí)間為25min，pH值不變，溫度分別在50、55、60、65、70、75℃，其吸附效果見圖2。
由圖2可知，隨著溫度的升高，CODcr的去除率逐漸增加。當(dāng)溫度增加到65℃時(shí)，CODcr的去除率達(dá)到較大。但隨著溫度的繼續(xù)增加，CODcr的去除率逐漸下降。究其原因是：活性炭吸附為物理吸附，吸附過程為放熱過程，溫度太高不利于吸附，溫度升高，吸附效果反而下降。因此溫度為65℃時(shí)，吸附效果較好。
2.1.3 接觸時(shí)間對(duì)活性炭吸附效果的影響
向100mL廢水中加入0.6g活性炭，控制溫度為65℃，pH值不變，接觸時(shí)間分別為20、25、30、35、40、45min，其吸附效果見圖3。
由圖3可知，隨著接觸時(shí)間的延長(zhǎng)，CODcr的去除率逐漸增加。吸附接觸時(shí)間為30min時(shí)，CODcr的去除率為92.8%。繼續(xù)延長(zhǎng)吸附接觸時(shí)間，其去除率趨于穩(wěn)定。究其原因是：活性炭吸附是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，當(dāng)吸附達(dá)到平衡后，繼續(xù)延長(zhǎng)吸附時(shí)間，對(duì)吸附平衡影響不大。因此，確定較佳的吸附時(shí)間為30min。
2.1.4 pH值對(duì)活性炭吸附的影響
分別調(diào)節(jié)廢水的pH值為3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0，加入0.6g活性炭，控制溫度為65℃，接觸時(shí)間為30min，測(cè)得其吸附效果見圖4。
由圖4可知，廢水pH值在5.0左右時(shí)，CODcr的去除率在90%以上，這主要是由于在酸性條件下其離解度小，大分子物質(zhì)留在水中有利于活性炭的吸附，CODcr的去除率較高。隨著pH值增加，大分子物質(zhì)離解增多，活性炭吸附有機(jī)質(zhì)的量減少，水中的CODcr值增加，去除率下降。因此確定吸附的pH值在5.0左右。
2.2 木糖廢水水樣處理結(jié)果
當(dāng)活性炭投入量為6g/L，溫度65℃，接觸時(shí)間為30min，pH值為5.08時(shí)，處理后的水樣CODcr由4628mg/L下降為291mg/L，其去除率為93.71%，BOD5由1750mg/L下降為127mg/L，其去除率為92.74%，處理后的污水顏色呈無色，達(dá)到國(guó)家第二類污染物三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
3、結(jié)論
活性炭吸附處理木糖工藝廢水，當(dāng)活性炭投入量為6g/L，溫度65℃，接觸時(shí)間為30min，pH值在5.0左右時(shí)，廢水的CODcr去除率較大可達(dá)93.71%，BOD5的去除率較大可達(dá)92.74%，處理后的污水顏色呈無色，達(dá)到國(guó)家所要求的第二類污染物三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。