污泥基活性炭制备条件的优化及其对Pb2+的吸附效能研究

摘要

随着我国污水处理厂数量的增加和国家污废水排放标准的更加严格,污水处理厂产生的污泥越来越多。传统的卫生填埋、农用、投海等处置方法都存在着不同的弊端,因此污泥的处置已经成为全球关注的焦点。利用城市污水厂污泥制备污泥基活性炭可以实现变废为宝,以废治废,是进行污泥资源化利用的新方法。
　　以哈尔滨市某生活污水厂脱水车间污泥为制备原料,采用化学活化法(氯化锌ZnCl2为活化剂)制备污泥基活性炭。采用碘吸附值为评价指标,考察活化温度、浸渍温度、活化时间、活化剂浓度四个影响因素在制备污泥基活性炭过程中对其性能的影响,结果表明其对制备产物污泥基活性炭吸附性能的影响程度大小依次为:活化温度>活化剂浓度>浸渍温度>活化时间。确定了污泥基活性炭的最佳制备参数,即活化温度600℃、浸渍温度45℃、活化剂浓度45％、活化时间40min～50min。制备得到的污泥基活性炭碘值为415mg/g～427mg/g,污泥基活性炭微孔孔容0.1330～0.1553cm3/g;中孔孔容0.1200～0.1405cm3/g;大孔孔容0.1469～0.1959cm3/g;总孔容0.4204～0.4712cm3/g;BET比表面积330m2/g左右;平均孔径3.623～3.953nm;采用SEM(扫描电子显微镜)分析污泥基活性炭的表观性能,通过FT-IR(傅里叶变换红外光谱仪)和Boehm滴定定性和定量分析测定了污泥基活性炭的表面官能团,通过同步热分析仪对干污泥和浸渍污泥进行热解,初步分析了其热解性能,XRD(X射线衍射光谱仪)分析测定了其晶体学性质,系统研究污泥基活性炭的物化特性。并通过污泥和污泥基活性炭浸出试验,研究了其浸出液重金属特性。
　　将在SSBAC-Ⅱ制备条件下得到的污泥基活性炭应用于处理含铅废水,系统研究了污泥基活性炭对模拟含铅废水Pb2+的吸附性能,考察了污泥基活性炭投加量、pH值、反应时间、Pb2+初始浓度对Pb2+去除效果的影响,结果表明在污泥基活性炭投加量10g/L、吸附时间4h、维持原水pH值下,产物对Pb2+的去除率能达到68%左右。通过进行吸附动力学试验,研究污泥基活性炭对Pb2+的吸附规律,得到其吸附动力学曲线,并用伪一级、伪二级、颗粒内扩散以及修正伪一级四种动力学模型对其进行线性拟合,结果表明污泥基活性炭对Pb2+的吸附过程更符合伪二级动力学模型。在不同初始Pb2+浓度下进行吸附平衡试验得到其吸附等温线,并用Langmuir吸附等温模型、Freundlich吸附等温模型对其进行拟合,表明两者均能较好的模拟污泥基活性炭对Pb2+的吸附过程,其中Langmuir吸附等温方程拟合程度更高,R2达到0.9985。由Qm可知,本研究制备得到的SSBAC-Ⅱ污泥基活性炭对Pb2+的最大吸附量为4.8mg/g左右。

目录

污泥基活性炭制备条件的优化及其对Pb2+的吸附效能研究

STUDSTUDY ON PREPARATION OF SEWAGESLUGE-BASED ACTIVATED CARBON AND ITSAPPLICATION IN ADSORPTION OF Pb2+

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1课题背景

1.2污泥传统处理处置方式

1.3活性炭简述

1.4污泥基活性炭制备方法

1.5污泥基活性炭在水处理中的应用

1.6课题来源、意义及研究内容

第2章实验材料和分析方法

2.1实验材料

2.2仪器设备

2.3污泥基活性炭的制备步骤

2.4污泥基活性炭的表征方法

2.5污泥基活性炭吸附Pb2+试验方法

第3章污泥基活性炭的制备与优化

3.1引言

3.2制备条件对产物碘吸附值的影响

3.3污泥基活性炭制备条件的优化

3.4本章小结

第4章污泥基活性炭的表征

4.1引言

4.2污泥基活性炭孔结构性质

4.3污泥基活性炭表面形态

4.4浸出液重金属特性

4.5污泥基活性炭表面官能团分析

4.6污泥基活性炭物相分析

4.7污泥的热重分析

4.8本章小结

第5章污泥基活性炭对Pb2+的吸附效能研究

5.1引言

5.2吸附条件对吸附效果的影响

5.3污泥基活性炭吸附Pb2+动力学研究

5.4Pb2+吸附等温线研究

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文

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致谢