污泥活性炭的制備及其對染料的吸附性能的研究.pdf

1、本論文以城市污水處理廠脫水污泥作為原料，采用化學(xué)活化法(ZnCl<,2>作為活化劑)制備出污泥活性炭，對制備工藝條件和機理進行了研究，在對污泥活性炭進行表征的基礎(chǔ)上，研究了其對活性艷紅K-2BP、酸性大紅GR和直接紫N這三種不同性質(zhì)染料的吸附動力學(xué)和吸附熱力學(xué)特性，并考察了其對實際染料廢水的處理效果。 通過單因素試驗和正交試驗，以碘吸附值為衡量標準，篩選出制備污泥活性炭的最佳工藝條件為：活化溫度550℃、活化劑濃度25﹪、活化時

2、間15min、固液比1：2，此時污泥活性炭的碘吸附值為326mg·g<'-1>，比表面積為289m<'2>2·g<'-1>，產(chǎn)率為51.31﹪。孔結(jié)構(gòu)分析表明，與以微孔為主的商品活性炭相比，污泥活性炭屬于中孔性，具有更加開放的孔隙結(jié)構(gòu)，更適合于吸附染料這樣的大分子污染物。紅外光譜分析和熱重分析表明，在污泥活性炭制備過程巾，污泥中的絕大部分有機組分和揮發(fā)性無機組分均分解揮發(fā)，活化劑ZnCl<2>的作用是脫水縮合，使原料中的H和O以水的形式

3、分離出來，使更多的C鍵合并保留在原料中。浸出實驗表明，污泥活性炭浸出液中幾種主要重金屬的濃度不超標，將其用于水處理是安全和可行的，但不建議用于飲用水的處理。 污泥活性炭對三種染料的靜態(tài)吸附實驗表明，其對三種染料均具有很好的吸附能力，吸附性能的優(yōu)劣順序為：酸性大紅GR>活性艷紅K-2BP>直接紫N。偽二級動力學(xué)模型均能很好地描述三種染料在污泥活性炭上的吸附動力學(xué)行為，對于活性艷紅K-2BP和直接紫N，顆粒內(nèi)擴散過程是吸附速率的控制

4、步驟，但不是唯一的控制步驟，而對于酸性火紅GR，顆粒內(nèi)擴散過程不是吸附速率的控制步驟。Iangmuir等溫方程和Freundlich等溫方程均適宜描述三種染料在污泥活性炭上的吸附行為。污泥活性炭對三種染料的吸附活化能較小，主要為一物理吸附過程，均為優(yōu)惠吸附，均是吸熱過程(吸附焓△H>0)，提高溫度有利于吸附的進行，吸附過程自發(fā)進行(吸附自由能△G<0)，伴隨著吸附熵的增加(△S>0)。實際染料廢水處理效果實驗表明，污泥活性炭對于實際染料