污泥活性炭在抗生素废水处理中的应用研究

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本课题以不同城市污水处理厂的活性污泥、脱水污泥、干化污泥以及乳品废水脱水污泥为原料,以ZnCl2为活化剂,采用化学活化法制备污泥活性炭并对其进行物化性质表征。将制得的污泥活性炭分别用于模拟加替沙星废水和实际金霉素废水的吸附研究。以吸附量为评价指标,研究不同污泥活性炭在加替沙星废水吸附过程中随外界因素的变化规律,并通过吸附动力学和吸附等温线探求吸附机理。在金霉素废水的吸附中,以COD去除率为指标,对比外界因素对各种污泥活性炭吸附进、出水效果的差异,并通过正交实验求得最佳COD去除率。通过研究,取得了以下成果:(1)表征实验结果表明:污泥活性炭表面呈现不规则的多孔结构,中孔在孔隙结构中占绝对优势,微孔的比例则相对较少。八种污泥活性炭的比表面积大小依次为QT>MT>GE>QG>FN>GT>FT>FG。从红外光谱分析可以初步判断:污泥活性炭表面含有的官能团有羟基、内酯基、羧基、硅氧基和醚键等。(2)模拟废水吸附实验结果表明:MT、FN、FT较其余污泥活性炭对加替沙星的吸附量大,平衡吸附量分别为19.15、18.99、19.42 mg/g。这三种污泥活性炭对加替沙星的吸附均为二级动力学反应,且限速步骤可能以颗粒间扩散为主。Freundlich吸附等温线的拟合度比Langmuir吸附等温线高,说明它们的吸附为多层吸附,以物理吸附为主。(3)实际废水吸附实验结果表明:污泥活性炭对出水的COD去除率高于进水。对进水COD去除率较高的三种污泥活性炭为MT、FN和FT,对出水则是MT、FN和QG。活性炭的投加量是COD去除率最主要的影响因素,PH的影响较小。在最佳因素组合条件下,MT、FN、FT对进水能达到的最大COD去除率依次为:40.10%、37.37%、40.36%;MT、FN、QG对出水的最大COD去除率分别为:84.21%、86.03%、85.31%。文章还对污泥活性炭的效益进行了分析,核算了原材料成本,结果表明污泥活性炭具有较好的环境效益、社会效益和经济效益,应用前景广阔。但污泥活性炭的工业应用仍存在很多需要解决的难题,需要进行大量深入的研究。
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