负载型含碳吸附剂的制备及应用研究

摘要

污水处理厂在处理污水同时会产生大量的污泥,污泥中含有大量有机物,还含有重金属、病源微生物和寄生虫卵等,对其进行材料化利用,可充分利用污泥中有用成分,避免二次污染,是今后污泥处置的最终途径。与传统的马弗炉加热法相比,微波诱导热解制备含碳吸附剂技术具有高效、快速、设备简单等优点,用该法制备的吸附剂对染料废水有着很好的处理效果,具有很好的应用前景。
　　论文以西安北石桥污水处理厂剩余污泥作为原料,H2SO4、ZnCl2、NaOH、H3PO4为活化剂,采用微波加热法制备吸附剂,借助碘吸附值测试,优选出该含碳吸附剂的活化剂及制备工艺条件。结果表明:NaOH是较理想的活化剂,在微波功率560W,微波时间3min,活化剂浓度40%,固液比为1:1.5时制备的吸附剂碘值为360.43mg/g。
　　以Cu(NO3)2和Fe(NO3)3为浸渍液,采用马弗炉活化和微波辐照活化,对含碳吸附剂进一步处理,制备负载型含碳吸附剂,考察了浸渍液浓度、干燥时间、微波功率(焙烧温度)和辐照时间(焙烧时间)对负载型含碳吸附剂亚甲基蓝吸附值的影响,探讨了负载型含碳吸附剂制备的最佳工艺条件,借助电感耦合等离子发射光谱(ICP)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、比表面积及孔结构分析、热重分析(TGA)、紫外可见分光光谱测试,对负载型含碳吸附剂进行了性能表征,考察其对甲基模拟废水脱色率和地层采出水COD去除率,以及吸附动力学。结果表明微波法制备的负载型吸附剂对亚甲基蓝的脱色效果较好,负载铜时干燥时间6h,浸渍液18mL,微波功率480W,辐照3min,亚甲基蓝值为57.23mg/g,微孔率17.79%,甲基橙去除率率60.33%,采出水COD的去除率51.23%。负载铁时浸渍液20mL,微波功率640W,辐照1min,对应的亚甲基蓝值56.15mg/g,微孔率19.82%,甲基橙去除率率68.12%,采出水COD的去除率55.32%,负载型吸附剂吸附规律符合Langmuir等温方程和Freundlich等温方程。

目录

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 课题背景

1.2 污泥的特性、危害及资源化利用

1.4含碳吸附剂的制备及应用现状

1.5 课题的研究意义及内容

1.6 技术路线

2 实验药品、仪器及测试方法

2.1 实验原料

2.2 污泥活化吸附剂的制备

2.3 负载型含碳吸附剂的制备方法

2.4 污泥中重金属形态分布与可浸出性研究

2.5 含碳吸附剂的表征方法

2.6 负载型含碳吸附剂处理废水研究

3 负载型含碳吸附剂的制备

3.1 活化剂及活化工艺的优选

3.2 负载型含碳吸附剂的制备

4 负载型含碳吸附剂的性能表征

4.1 扫描电子显微镜（SEM）分析

4.2 热重分析

4.3 比表面积和孔结构

4.4 负载型吸附剂红外光谱图

4.5 本章小结

5 污泥中重金属形态分布与可浸出性研究

5.1 重金属形态分布分析

5.2 重金属离子的浸出性检测

5.3 负载性吸附剂重金属含量分析

5.4 本章小结

6 负载型吸附剂的应用研究

6.1 含碳吸附剂处理甲基橙模拟废水研究

6.2 负载型含碳吸附剂处理废水中COD研究

6.3 本章小结

结 论

致谢

参考文献