污泥-锯末基活性炭的制备及其对亚甲基蓝的吸附研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:java_xz
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污泥是污水处理的必然产物,成分复杂,含有较多有害物质,处理不当,会对环境造成极大影响。因此如何妥善处理污泥是个极为重要的课题。本课题以城市污水厂污泥作为主要原料,添加一定量的锯末,固体ZnCl2作为活化剂,利用高温管式炉,通过直接掺入粉末状活性剂采用化学活化法制备污泥-锯末基活性炭。并以碘吸附值为考察值,通过单因素实验探究了锯末添加率、盐料比、活化温度和活化时间四个因素对活性炭碘吸附值的影响。研究表明:当锯末添加率为20%、盐料比为2.0、活化温度为550℃、活化时间为15 min时所得活性炭碘吸附性能最优,吸附值为679.25 mg/g;对活性炭进行SEM(扫描电子显微镜)和BET(气相物理吸附仪)分析发现,该方法制备的污泥活性炭具有发达的孔径结构,其比表面积可达到609.68 m2/g,总孔容为0.51 cm3/g,平均孔径为3.51nm,验证了该工艺制备污泥-锯末基活性炭的可行性。采用单因素实验对盐料比、活化温度和活化时间三个参数进行优化区间的选取,以活性炭比表面积为目标值,通过响应面方法在该区间内优化活性炭的制备工艺。结果表明:利用响应面法中的二阶模型可以准确描述活性炭制备工艺,其R2可达0.9977,实验值与拟合值高度拟合;通过所建模型对制备工艺进行分析,求解其极值点,得到活性炭比表面积最大实验点:在求解范围内,当盐料比为1.93,活化时间为56.8 min,活化温度为583.0℃时,所制备的污泥-锯末基活性炭比表面积最大为699.87 m2/g;通过在比表面积最优条件下进行实验,并测定其比表面积为712.35 m2/g,与预测值误差较小,为1.75%,验证了优化的有效性。以优化所得活性炭为吸附剂,对MB(亚甲基蓝)染料废水进行吸附处理,并研究其吸附机理。研究结果表明:粒径、pH值对MB吸附能力有较大影响。随着粒径的减小,MB吸附量逐渐增加。随着pH值的增大,MB吸附量提高;该活性炭对MB的吸附在180 min左右达到饱和;Redlich-Peterson模型对实验数据拟合效果最好(R2=0.9894);根据Langmuir等温线模型计算可知,该活性炭对MB最大单层吸附量为186.40 mg/g;根据动力学拟合结果可知,MB浓度为100 mg/L时,Pseudo-2st-order模型拟合最好(R2=0.9992)。当MB浓度升高时,Elovich模型与实验数据能更好的拟合(R2=0.99660.9990);通过与其他活性炭吸附性能对比发现:该活性炭有较高的MB吸附能力,适合用于MB染料废水吸附。
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