開封市污水處理廠污泥中重金屬分析及改性污泥吸附Cr(Ⅵ)研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，生活污水的排放量和處理比例也快速增加。污泥作為城市污水處理的副產(chǎn)物，其排放量也相應(yīng)的迅速增長，關(guān)于污泥中污染物的分析測定、污泥的處理和處置問題已成為當(dāng)今環(huán)境工程領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容。
　　本文以開封市西區(qū)和東區(qū)兩座城市污水處理廠的剩余污泥為實(shí)驗(yàn)材料(編號分別為A、B)，采用三種電熱板消解體系（HNO3-HF-HClO4，王水-HClO4，H2O2-HNO3-HCl）和兩種微波消解體系（H2O2-王

2、水，H2O2-王水-HF）消解，利用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-AES)重點(diǎn)測定了污泥中Cu、Pb、Cd、Cr、Zn、Mn等11種重金屬的含量，并對5種消解方法進(jìn)行分析比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，5種消解方法都能較準(zhǔn)確地檢測出污泥樣品中的重金屬含量。H2O2-王水-HF微波消解體系可實(shí)現(xiàn)對污泥中重金屬的充分溶解，對樣品中Cu、Pb、Cr、Ni的回收率可達(dá)96％-104％，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為0.16％-3.48％。該方法具有精密度好

3、、準(zhǔn)確度高、耗酸量少、操作安全簡便等優(yōu)點(diǎn)，適用于污泥中重金屬的分析測定。A、B兩種污泥中重金屬含量較高的是Fe、Ba，而Cu、Zn、Pb、Cd、Ni的含量均低于CJ/T309-2009標(biāo)準(zhǔn)控制限值。
　　采用化學(xué)試劑分布提取法（Tessier法）來研究兩類污泥中重金屬的形態(tài)，并評估其生物有效性和相關(guān)環(huán)境效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，A、B污泥中Ba、Fe均以殘?jiān)鼞B(tài)為主，不易被生物吸收利用，環(huán)境危害較小;Cu、Cr、Pb、Ni、Zn、Mn以有

4、機(jī)結(jié)合態(tài)為主，屬于潛在有效態(tài)，在一定條件下能造成環(huán)境的污染;Mn、Ni、Pb少部分以可交換態(tài)存在，其中Mn、Ni、Pb的生物有效態(tài)分別占25.21％、26.56％、26.81％，易在生物中富集吸收，環(huán)境危害性較大。
　　利用十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)結(jié)合鹽酸雙重活化對西區(qū)污水處理廠的污泥改性，制備了改性吸附劑，通過傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)、比表面積測定儀(BET)等手段對改性前后污泥結(jié)構(gòu)的變化進(jìn)行了表征和分析。FTI

5、R的分析結(jié)果可知，CTAB的離子基團(tuán)成功嫁接到污泥結(jié)構(gòu)中;BET比表面積分析結(jié)果顯示，污泥改性后總比表面積略有增大。用改性污泥吸附六價鉻模擬廢水，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Cr(Ⅵ)初始濃度為20mg·L-1，溶液初始pH值為2.0，吸附反應(yīng)時間為30 min，吸附劑的投加量為8 g·L-1，吸附反應(yīng)溫度為25℃時，Cr(Ⅵ)的去除率可達(dá)到91％以上。
　　在實(shí)驗(yàn)控制的溫度和濃度范圍內(nèi)，改性污泥對Cr(Ⅵ)的吸附過程能更好的符合Langmui

6、r吸附等溫模型，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.9991，吸附是以單分子層吸附為主。準(zhǔn)二級動力學(xué)方程擬合結(jié)果中相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.9990，且得到的qe的實(shí)驗(yàn)值9.64 mg·g-1接近于理論值9.68 mg·g-1，能更好的描述改性污泥對Cr(Ⅵ)的整個吸附過程，且吸附過程是物理吸附和化學(xué)吸附共同作用的結(jié)果。由改性污泥對Cr(Ⅵ)的吸附熱力學(xué)分析可知，△G0均小于零，說明吸附是可以自發(fā)進(jìn)行的;吸附焓變△H0及吸附熵變△S0均為負(fù)值，說明吸附過程為放熱反應(yīng)