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文檔簡介
1、本論文以城市污水處理廠脫水污泥為原料,采用化學(xué)活化法(ZnCl2作為活化劑)制備污泥活性炭,對制備工藝條件和機(jī)理進(jìn)行了研究:在對污泥活性炭結(jié)構(gòu)表征的基礎(chǔ)上,研究了其對酸性大紅GR、酸性藍(lán)324和活性紅紫X-2R這三種不同性質(zhì)染料的吸附動力學(xué)和吸附熱力學(xué),并對吸附染料前后的污泥活性炭的表面基團(tuán)的變化進(jìn)行了定性和定量分析,進(jìn)一步明確了吸附作用機(jī)理;設(shè)計了以污泥活性炭做填料的小型吸附柱,考察污泥活性炭加熱再生前后對酸性大紅GR染料廢水的動態(tài)吸
2、附效果。
以碘吸附值和亞甲基藍(lán)吸附值為衡量標(biāo)準(zhǔn),篩選出制備污泥活性炭的最佳工藝條件為:活化劑濃度為40%、液固比1.5:1、活化溫度500℃、活化時間25min,制得的污泥活性炭的碘吸附值為633.95mg/g,亞甲基藍(lán)吸附值為15.68mg/g,BET比表面積可達(dá)418.79m2/g,總孔容積約為0.2597cm3/g,具有較開放的孔隙結(jié)構(gòu),適合吸附染料分子。紅外光譜分析和Boehm酸堿滴定法測得,污泥活性炭表面含有羥基
3、、不飽和-C=C-鍵或-C=O、飽和烷烴中的-CH-鍵及-C-Cl-等結(jié)構(gòu),主要含氧基團(tuán)-堿性基團(tuán)、酸性基團(tuán)、酚羥基和羧基的含量依次為:0.5492mmol/g、1.8104mmol/g、1.0161mmol/g和0.2709mmol/g。熱重分析表明,活化劑ZnCl2的作用是脫水縮合,使原料中C得到充分利用。污泥活性炭浸出液檢測表明,浸出液中Cu、Pb、Cd、As和Ni離子濃度均低于檢測極限,F(xiàn)e和Cr離子濃度小于0.002mg/g,
4、Zn離子雖然較高,但低于浸出毒性限值,并且,加大清洗力度可使其顯著減小。
污泥活性炭對三種染料的靜態(tài)吸附實驗表明,其對三種染料均具有很好的吸附能力,通過控制適當(dāng)?shù)奈絼┩都恿?、吸附時間和pH值,三種模擬染料廢水均可達(dá)到很高的脫色率。吸附性能的優(yōu)劣順序為:酸性大紅GR>酸性藍(lán)324>活性紅紫X-2R。靜態(tài)吸附容量分別為:43.67mg/L、33.56mg/L和31.35mg/L。偽二級動力學(xué)模型能很好地描述三種染料在污泥活性
5、炭上的吸附動力學(xué)行為,對于酸性藍(lán)324和活性紅紫X-2R,顆粒內(nèi)擴(kuò)散過程也影響吸附速率。Langmuir等溫方程均比較適宜描述三種染料在污泥活性炭上的吸附行為,污泥活性炭對三種染料的吸附主要為單分子層吸附,均是一個吸熱過程(吸附焓ΔH>0),提高溫度有利于吸附的進(jìn)行,吸附過程自發(fā)進(jìn)行(吸附自由能ΔG<0),伴隨著吸附熵的增加(△S>0)。在染料吸附過程中,污泥活性炭表面的羧基與染料分子中的基團(tuán)鍵合且羥基等酸性基團(tuán)對吸附作用貢獻(xiàn)也較大。<
6、br> 室溫條件下,用污泥活性炭吸附柱(Φ16×165mm,內(nèi)裝污泥活性炭15g)處理流量為10ml/min的酸性大紅GR模擬染料廢水,在吸附11小時后達(dá)到其穿透點,對其采用加熱再生法進(jìn)行兩次再生并在同樣的實驗條件下用于染料廢水的動態(tài)吸附,分別在吸附9.7小時和8.8小時后達(dá)到其穿透點,得污泥活性炭再生前后的動態(tài)吸附容量分別為40.7mg/L、37.26mg/g和31.24mg/g,再生效果比較好。
研究結(jié)果表明,城
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