在具有高化學(xué)氧需求和復(fù)雜的組合物機(jī)械加工中需要使用大量的切削液，所產(chǎn)生的廢液是難以降解的。使用傳統(tǒng)的物理和生物方法難以控制這種浪費(fèi)，為了解決加工過(guò)程中產(chǎn)生的切削液廢料的高化學(xué)氧需求(COD)問(wèn)題，其復(fù)雜的成分，以及處理過(guò)程所需的特定條件。本期我們使用納米鐵制成的活性炭。經(jīng)過(guò)多級(jí)化學(xué)預(yù)處理，使得活性炭能用于有效地處理切削液廢物。

　　切削液的處理方法有分離，化學(xué)處理，生物降解和高級(jí)氧化方法來(lái)處理廢液。在這些方法中，凝聚-高級(jí)氧化方法比其他的效果好。活性炭被用于催化劑載體的優(yōu)點(diǎn)有高度發(fā)達(dá)的微孔結(jié)構(gòu)，吸附容量大，活性炭對(duì)非極性或弱極性有機(jī)物具有強(qiáng)吸附能力，由于其結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)多樣性，活性炭提高了催化劑的穩(wěn)定性和可能的​​再利用。

　　活性炭樣品使用活性炭和零價(jià)鐵納米顆粒的性質(zhì)制備。經(jīng)過(guò)多階段化學(xué)預(yù)處理以產(chǎn)生活性炭/H 2 O 2的流程。在不同條件下研究了活性炭/H 2 O 體系與傳統(tǒng)絮凝體系相比的效果，以確定pH，催化劑量，H 2 O 2劑量和反應(yīng)時(shí)間的影響。結(jié)果表明，用多級(jí)化學(xué)預(yù)處理活性炭/H 2 O 2處理后切削液廢物中COD降低了99.8%與傳統(tǒng)的處理方法相比，活性炭具有更寬的pH值范圍。處理后的廢物符合廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　切削液廢物處理實(shí)驗(yàn)

　　選擇活性炭和其他試劑用于第一次化學(xué)預(yù)處理的實(shí)驗(yàn)

　　活性炭和聚硅酸鐵(PFS)是帶正電荷的無(wú)機(jī)高分子絮凝劑，能有效中和油滴表面的負(fù)電荷，促進(jìn)凝結(jié)。PAM是一種線性有機(jī)聚合物，用作大分子水處理絮凝劑，用于吸附水中的懸浮顆粒。它將細(xì)顆粒連接成大塊絮凝物并加速沉淀。根據(jù)測(cè)試方法添加，活性炭負(fù)載鐵的第一次化學(xué)預(yù)處理的結(jié)果如圖1所示。

　　圖1：四種絮凝預(yù)處理的比較。

　　凝結(jié)劑的組合有效地降低了油滴之間的靜電排斥并加強(qiáng)了油和水的分離。凝結(jié)劑的一些組合可以改變油滴上的電荷，產(chǎn)生再穩(wěn)定化或膠體凝結(jié)劑現(xiàn)象，導(dǎo)致切削液COD穩(wěn)定或增加。實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析表明，活性炭+PAM的處理效果比較好。

　　絮凝實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化和結(jié)果

　　在絮凝實(shí)驗(yàn)中，pH值，絮凝劑添加量和反應(yīng)溫度是影響COD去除率的主要因素。為了確定切削液廢物處理影響的因素和相互作用，進(jìn)行了響應(yīng)面分析。不同活性炭濃度和改變pH和反應(yīng)溫度對(duì)COD去除速率的影響的響應(yīng)面分別如圖2a，b所示。絮凝前后切削液水樣的比較如圖2c所示。

　　圖2：(a)不同濃度的活性炭對(duì)COD去除率的影響的響應(yīng)面，(b)反應(yīng)溫度對(duì)COD去除率的影響，(c)絮凝前后水樣的比較。

　　在活性炭負(fù)載鐵離子的初級(jí)絮凝預(yù)處理后，濾液含有少量雜質(zhì)。研究了PFS絮凝劑對(duì)過(guò)濾廢物的影響。使用單因素實(shí)驗(yàn)選擇pH值和PFS添加量(圖3a，b)。原始溶液與初級(jí)和次級(jí)絮凝后的溶液的視覺(jué)比較顯示在圖3c中。

　　圖3：(a)pH對(duì)COD去除速率的影響，(b)PFS添加對(duì)去除COD的影響，(c)原始溶液與初級(jí)和次級(jí)絮凝后的溶液之間的視覺(jué)比較。

　　反應(yīng)條件對(duì)使用活性炭催化劑處理切削液廢料的影響

　　圖4中(a)pH對(duì)使用活性炭去除COD的速率的影響，(b)pH對(duì)使用傳統(tǒng)方法去除COD的速率的影響，(c)活性炭添加對(duì)去除COD的影響，(d)添加H 2 O 2對(duì)COD去除率的影響，(e)活性炭在多次運(yùn)行中的性能，(f)實(shí)物圖片中(1)未處理的切削液，(2)初次絮凝后的混合物，(3)二次絮凝后的混合物，(4)傳統(tǒng)處理后的混合物，和(5)活性炭處理后的混合物。

　　圖4：各種反應(yīng)條件對(duì)切削液廢料的影響。

　　經(jīng)過(guò)5次循環(huán)再循環(huán)催化劑后，COD去除率達(dá)到82%，表明催化劑具有良好的穩(wěn)定性。而且，在每次再循環(huán)試驗(yàn)之前不需要進(jìn)行化學(xué)預(yù)處理。將混合物靜置，然后過(guò)濾以分離固-液相。然后用蒸餾水沖洗催化劑并干燥以用于下一個(gè)實(shí)驗(yàn)。因此，本實(shí)驗(yàn)制備的活性炭催化劑具有良好的催化性能和穩(wěn)定性，可以簡(jiǎn)單回收，易于制備。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　使用多級(jí)化學(xué)預(yù)處理制成的活性炭處理切削廢液。初級(jí)絮凝的預(yù)處理?xiàng)l件包括活性炭(10%，90 mL/L)和PAM(0.3%，10 mL/L)。絮凝和破乳后COD去除率為79%。在pH7下使用PFS(0.3%)進(jìn)行二次絮凝后，COD去除率為85%。經(jīng)多階段化學(xué)預(yù)處理后，最佳條件為pH5，H 2 O 2濃度20 mmol/L，活性炭濃度6g/L，COD去除率為99.8%，經(jīng)處理后符合廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的液體。

　　活性炭在中性pH條件下H 2 O 2活化以催化切削液的降解，在五次重復(fù)后COD去除率高達(dá)82%。在2-12的pH范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了高催化活性，提高了pH反應(yīng)范圍并提高了工業(yè)環(huán)境中切削液廢物處理的效率。

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