印染污泥—木屑混合制備活性炭及其對剛果紅吸附性能的研究.pdf

1、印染企業(yè)的污水需經(jīng)過一系列復(fù)雜的物理-化學(xué)和生物處理才能夠達(dá)標(biāo)排放，不可避免的會產(chǎn)生大量印染污泥。近年來印染行業(yè)已迅速發(fā)展為我國支柱產(chǎn)業(yè)，印染污泥的產(chǎn)量也逐年增加。印染污泥的的污染特性與印染廢水的種類、處理工藝等密切相關(guān)。印染廢水性質(zhì)的多樣化導(dǎo)致印染污泥水質(zhì)十分復(fù)雜，這使得印染污泥的處理處置十分困難。因此，為印染污泥尋求有效的處理處置及綜合利用方法，已成為當(dāng)前亟待解決的問題。在尋求污泥資源化的途徑之前，研究不同印染污泥的性質(zhì)以及其污染特

2、征同樣重要。目前國內(nèi)外缺乏系統(tǒng)、全面的對印染污泥污染特性的研究，印染污泥性質(zhì)波動大，如果不對其基本性質(zhì)以及污染特性有一個全面的理解，將不利于印染污泥的資源化利用。
　　本論文以廣東省9個不同印染廠家的污泥為研究對象，研究了印染污泥的含水率、有機(jī)物含量、元素分析、熱值分析等物理化學(xué)性質(zhì)。應(yīng)用微波消解-火焰原子吸收分光光度法測定了印染污泥中六種重金屬元素Cd、Cr、Ni、Cu、Zn、Pb的總量，采用重金屬形態(tài)分析中的三步連續(xù)提取法(B

3、CR法)對印染污泥中Cd、Cr、Ni、Cu、Zn、Pb的化學(xué)形態(tài)進(jìn)行逐級提取。最后采用PCA分析和聚類分析的方法對重金屬污染水平印染污泥的性質(zhì)規(guī)律進(jìn)行了研究。在全面了解印染污泥性質(zhì)后，由于污泥中的含碳量較高，而制備活性炭是一種產(chǎn)品附加值高的資源化利用方式，本研究中采用印染污泥與木屑混合為原料，以NaOH為活化劑，碳化-活化工藝制備活性炭。實驗采用單因素法對污泥木屑混合比、前處理工藝條件、活化溫度、活化時間、升溫速率、活化劑配比等條件進(jìn)行

4、了優(yōu)化。在原有優(yōu)化基礎(chǔ)上，采用相應(yīng)曲面法對活化溫度、活化時間和活化劑/基質(zhì)比三個因素進(jìn)行了進(jìn)一步優(yōu)化，并采用中心復(fù)合設(shè)計(Centralcomposite design，CCD)建立了相應(yīng)的二次方程。在最優(yōu)條件下制備的活性炭產(chǎn)品，采用掃描電鏡法分析其表面特征，并采用全自動比表面積與孔徑分析儀ASAP-2020通過N2的吸附實驗對泥活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。最后研究了產(chǎn)品炭對剛果紅模擬染料廢水對吸附過程，采用熱力學(xué)方程與動力學(xué)方程對吸附

5、過程進(jìn)行擬合，并研究其吸附機(jī)理。研究結(jié)果如下:
　　印染污水廠的污泥有機(jī)物含量要低于普通市政污水廠的污泥，含水率和熱值也略低于市政污水廠污泥，內(nèi)含大量無機(jī)絮凝劑。生化-混凝工藝的污泥有機(jī)物含量為50％，要高于混凝-生化工藝污泥的30％。印染污泥中重金屬濃度排序為Zn＞Cu＞Ni＞Cr＞Cd＞Pb。其中樣品S4中的Cd，樣品S3和S1中的Ni超過了我國GB18918-2002中規(guī)定的污泥重金屬準(zhǔn)許排放濃度。印染污泥中重金屬形態(tài)波動很

6、大，按其生物可利用性排序如下:Zn＞Cu＞Cr＞Pb＞Cd。印染的Ni廣泛分布于四種重金屬形態(tài)中，比其他污泥中Ni的賦存形態(tài)更為穩(wěn)定。
　　印染污泥能被NaOH制備成為高比表面積的活性炭，在最優(yōu)條件為污泥木屑比1∶1，氮氣流量500 mL/min，活化溫度739℃，升溫速率6.59℃/min，NaOH基質(zhì)比為2.51的條件下能制備出比表面積為1617.70m2/g、碘吸附值為1518.89mg/g的活性炭，高于商品炭的400-15

7、00m2/g。灰分在活性炭中呈惰性物質(zhì)存在，制備時應(yīng)盡量減少灰分含量?；|(zhì)的研磨與印染污泥的粒徑大小對活性炭性能影響不大。
　　印染污泥對剛果紅的實驗飽和吸附量隨著溫度的升高而升高，為吸熱過程，最高可達(dá)到31.9 mg/g，印染污泥/木屑活性炭對剛果紅的吸附為吸熱過程。熱力學(xué)吸附圖線形狀較符合吸附等溫線中的(I)型吸附等溫線，能很好的與Langmuir方程模型方程擬合。修正準(zhǔn)一級線性擬合方程對產(chǎn)品炭吸附剛果紅過程的擬合程度最高內(nèi)粒