活性炭芬顿氧化吸附处理舱底水

　　由于海运的重要性增加了，在海洋污染的背景下，海船(即船舶)被认为是主要的海洋污染物之一。大约20%的海洋污染是由海上船舶造成的，由于每艘船舶都会携带化石燃料，船舶排放的含油舱底水是海洋生态系统中重要的污染物之一。本期我们在使用芬顿氧化作为预处理方法后，通过活性炭吸附来研究舱底水的可处理性。舱底水储存在机舱和锅炉下方的船体内部舱底中，是废水和海水的腐蚀性混合物。尽管舱底水的污染特性取决于车辆类型及其运行模式，但舱底水中常见的污染物包括燃料、油、油脂、清洁剂、表面活性剂、溶剂和盐类。排放舱底水对海洋栖息地都有不利影响，所以要经过活性炭处理后再排放。

　　活性炭吸附设置和操作条件

　　本研究采用芬顿氧化作为预处理方法。温度和pH值分别设置为20℃和30℃加入硫酸亚铁和过氧化氢。使用带有6个搅拌器的广口瓶测试装置，并将搅拌速度调节至200rpm半小时。氧化在2小时内完成。将上相转移到烧杯中进行沉淀。pH值设置为7.5。沉降保持2小时。收集样品的上清相用于吸附过程。活性炭吸附过程中我们将200mL芬顿氧化样品的流出物转移到250mL容量瓶中。将孔径为1.5mm的颗粒活性炭添加到烧瓶中。用pH计调节pH，在25℃下1、3、5、7、24、48和72小时后，使用1g活性炭每升收集样品以确定平衡时间。在活性炭合适浓度和温度实验中，分别在15、20、25和30℃下将1、1.5、2、2.5和3g活性炭加入容量瓶中，然后再调节好ph以确定pH值对活性炭吸附的影响。

　　吸附平衡时间

　　吸附过程应用于芬顿氧化的出水样品。在1、3、5、7、24、48和72小时收集样品，通过在pH=7.5、25℃和170rpm搅拌速率下加入1g活性炭来确定平衡时间(图1)。对于吸附在1和5小时之间的平衡时间，COD去除效率在3.1±1.3%和10.7±3.6%之间波动。随着平衡时间从5小时增加到24小时，COD去除效率从10.7±3.7%和54.5±1.8%分别显着增加到26.3±2.2%和62.5±1.1%(吸附和总量)，对应COD浓度从500.0±28.3降低到410±18mg。由于在活性炭的外表面上形成了有机材料的单层覆盖层，COD去除增加直到达到平衡时间。平衡时间的进一步增加没有显示出任何统计学差异(p>0.05);因此24小时被用作进一步实验的平衡时间。

　　图1：平衡时间对COD去除的影响。

　　活性炭的用量

　　图2显示了在25℃、pH=7.5和170rpm的搅拌速率下，不同活性炭用量对COD去除的影响，持续24小时。我们测试了1.0、1.5、2.0、2.5和3.0g活性炭以确定合适吸附剂剂量。随着活性炭浓度从1g增加到3g，观察到COD去除率从50.0±5.1%和74.5±2.6%逐渐增加到吸附和总量的68.3±1.9%和83.9±1.0%。COD浓度从280.0±28.3略微下降至177.5±10.6mg。许多研究都报告说，随着活性炭用量的增加，有机材料的去除率也会增加，这可以通过总比表面积和吸附剂上的活性位点来解释。

　　图2：活性炭用量对COD去除的影响。

　　活性炭芬顿氧化吸附处理舱底水的研究中，研究了通过芬顿氧化和吸附处理舱底水的性能。导致总COD去除效率为89.5±1.9%(对应于115.0±21.2mg有机物浓度)的合适吸附操作条件确定如下：平衡时间为24小时，活性炭用量为2g每升，温度为20℃，pH=6。从经济的角度来看，芬顿氧化和活性炭显示出处理舱底水的潜力。