污泥活性炭的制备、改性及应用研究

来源 :西南石油大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:duzhanghuaduzhanghua
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随着污水收集处理率的不断提升,污泥的产量也呈现出了与日俱增的趋势,大量污泥的产生,不仅使污水处理企业面临支付巨额的污泥处置费用,还带来了严重的环境污染问题。当前,传统的污泥处置方式已然不能满足越来越高的环保要求,而污泥的资源化利用将是解决这一难题的唯一出路。钛白废酸因产量高,对环境危害大而备受社会各界广泛关注,但因钛白废酸中含有约20%的废硫酸以及少量的金属离子,可将其作为活化剂用于污泥活性炭的制备研究,以此实现变废为宝。本文以城市污水处理厂剩余污泥为原料,以钛白废酸为活化剂,采用化学活化法制备污泥活性炭(SAC)。通过单因素实验得到钛白废酸活化制备SAC的工艺参数为:固液比1:3,炭化时间75 min,炭化温度350℃,该工艺条件下制备出的SAC碘吸附值为406.40 mg.g-1,含氧官能团为1.6530 mmol/g,比表面积为753.76 m2/g,孔容积为0.4757 cm3/g。通过正交实验得到影响制备SAC吸附性能的主次顺序为:炭化温度>炭化时间>固液比。采用比表面积与孔容积测试、元素分析、pH分析、扫描电镜(SEM)分析、红外光谱(FTIR)分析、重金属浸出浓度分析等手段,得到经钛白废酸活化制备出的SAC的表面呈现大量凹凸不平且不规则的孔隙结构,经活化、炭化后其主要元素结合形成了污泥活性炭的表面功能组,其pH值符合《木质净水用活性炭》(GB/T 13803.2-1999)对pH值的使用要求,且浸出液中重金属含量低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3-2007)等相关标准规定的浸出液中危害成分浓度限值。为进一步提高SAC对吸附质的吸附性能,以H202为改性剂对制得的SAC进行氧化改性。通过单因素实验得到H202的最佳改性浓度为10%,最佳改性时间为60 min。改性后的污泥活性炭(MSAC)碘吸附值为493.40 mg/g,含氧官能团为1.7925 mmol/g,比表面积为1021.45 m2/g,孔容积为0.6228 cm3/g,分别较改性前提高了 21.4%、8.44%、35.5%、30.9%。最后,将改性前后的污泥活性炭用于屠宰废水的吸附对比研究,分别对比考察了加量、振荡吸附时间、废水pH值对吸附性能的影响。结果表明,相比于改性前,改性后的污泥活性炭更有利于对屠宰废水的吸附,改性后的污泥活性炭对屠宰废水的吸附行为更适合用Freundlich模型来描述,且为吸热、有利吸附。改性后的污泥活性炭对屠宰废水的吸附符合准二级动力学模型,由模型计算得到的平衡吸附量与实验测定值更为接近。
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