污泥活性炭吸附劑材料的制備及其在廢水處理中的應(yīng)用.pdf

1、城市污水處理廠在處理污水的同時會產(chǎn)生大量的污泥，污泥中含有大量的有機(jī)物和有害物，其性質(zhì)很不穩(wěn)定，易腐化，而且還含有的病原微生物、寄生蟲卵等，易對環(huán)境造成污染。因此，必須對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)陌踩幚硖幹?。污泥資源化利用由于可以充分利用污泥中的有用成分，變廢為寶，產(chǎn)生了較好的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益，已成為當(dāng)前污泥安全處理處置的熱點之一。本課題以城市污水生物法處理過程中產(chǎn)生的污泥為原料，針對傳統(tǒng)污泥處理處置及其資源化等利用過程中的缺點和不足，在前期實驗

2、的基礎(chǔ)上，分析傳統(tǒng)活性炭制備工藝，以及污泥制活性炭傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上，改進(jìn)污泥活性炭制備原料，簡化制備工藝，降低了制備成本，并進(jìn)一步提高了污泥活性炭的性能。 依據(jù)前期實驗和國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)報道，選擇干污泥化學(xué)活化工藝制備污泥活性炭，以3mol/LZnCl2為活化劑，在氮?dú)猸h(huán)境中，以20℃/min的升溫速率升溫至600℃下炭化2h，以比表面積和碘的吸附量作為衡量活性炭產(chǎn)品性能的表征。探討上海閔行污水處理廠污泥制備活性炭可行性。實驗結(jié)

3、果表明，該污泥制備活性炭是切實可行的。以二沉池活性污泥為原料，制得的產(chǎn)品碘值為772.43mg/g，比表面積為617.87 m2/g，孔體積為0.37cm3/g，微孔體積為0.18 cm3/g，平均孔徑2.3nm，重金屬含量合格。并對活化劑在污泥制備活性炭材料中的作用也通過熱重分析進(jìn)行了研究，研究結(jié)果表明，氯化鋅對污泥原料中的有機(jī)質(zhì)起潤脹、膠溶以至溶解的作用，藥液滲透到原料的內(nèi)部，溶解有機(jī)質(zhì)成分而形成孔隙，使原料中的氫、氧原子以水的形式

4、分離出來，使更多的碳保留在原料中，提高了多孔吸附材料的產(chǎn)率。并進(jìn)一步將活性炭產(chǎn)品材料應(yīng)用垃圾滲濾液的處理中，污泥活性炭的添加量為1.5％，吸附時間120min，CODcr的去除率為64.9％，脫色率為85.4％。 化學(xué)物理活化法制備污泥活性炭吸附材料中，改進(jìn)污泥原料，選用有機(jī)物含量較高的二沉池污泥作原料。通過正交試驗，以比表面積和碘的吸附量作為衡量活化劑性能的因素，分析化學(xué)物理活化法制備污泥活性炭的過程中，活化劑種類、活化劑濃

5、度、炭化溫度、炭化時間等是影響因素。實驗顯示，化學(xué)物理活化法制備活性炭最適宜的條件：3mol/LZnCl2、熱解溫度600℃、炭化時間60min。并進(jìn)一步分析炭化過程中的實驗現(xiàn)象，采用SEM、TGA和活性炭對染料酸性大紅GR的吸附能力等分析技術(shù)對活性炭產(chǎn)品的性能進(jìn)行研究，對污泥的熱解反應(yīng)的機(jī)理進(jìn)行了研究。此外，還將污泥質(zhì)活性炭應(yīng)用于染料廢水的處理，考察了吸附時間、活性炭投加量和pH值對色度及TOC的脫除效果的影響，室溫下，污泥活性炭的最

6、佳投加量為 2％，對酸性大紅GR廢水色度和TOC去除率較高，達(dá)99.7％。并利用等溫吸附實驗作吸附等溫線，污泥活性炭對酸性大紅GR吸附等溫線可用Freundlich或Langmuir方程描述。由吸附動力學(xué)分析知，在污泥質(zhì)活性炭上的吸附行為遵循二級動力學(xué)規(guī)律，也可以用一級吸附動力學(xué)方程描述。 在大量研究的基礎(chǔ)上，探索出低成本、高性能的污泥活性炭制備工藝，即采用濕污泥直接活化制備污泥活性炭的工藝，并進(jìn)一步改進(jìn)活化劑。實驗結(jié)果顯示：

7、在0.5mol/L氫氧化鉀活化劑、污泥含水率在2.5～10％、炭化溫度為600℃、停留時間60min，以水蒸氣作保護(hù)氣的條件下，污泥活性炭材料的性能較佳；產(chǎn)品碘值分別為864.23 mg/g，比表面積為737.61m2·g-1，孔體積為0.19cm3·g-1，微孔體積為0.15cm3·g-1，平均孔徑為6.72nm。對水蒸氣保護(hù)氣條件下的活性炭吸附劑進(jìn)行電鏡掃描、元素分析、XRD分析，活性炭表面呈現(xiàn)不規(guī)則的多孔結(jié)構(gòu)，具有較高的孔隙率；將

8、制備的污泥活性炭產(chǎn)品應(yīng)用于100mol/L的活性艷紅X-3B廢水處理中，實驗結(jié)果表明：污泥活性炭的最佳投加量為 1.5％，室溫下，吸附時間15min，色度去除率達(dá)99.8％。 本課題通過改進(jìn)傳統(tǒng)污泥活性炭的制備工藝，大大簡化制備工藝，降低污泥活性炭的制備成本，提高了吸附性能，并對其物理性能、吸附性能進(jìn)行研究，為污泥資源化利用的開辟一條新的途徑，為污泥活性炭吸附劑材料的進(jìn)一步開發(fā)利用打下堅實基礎(chǔ)。不僅充分的體現(xiàn)了廢物綜合利用的思