污泥活性炭的制備及其對染料廢水脫色性能的研究.pdf

1、本論文以城市污水處理廠脫水污泥為原料，采用化學活化法(ZnCl2作為活化劑)制備污泥活性炭，對制備工藝條件和機理進行了研究：在對污泥活性炭結構表征的基礎上，研究了其對酸性大紅GR、酸性藍324和活性紅紫X-2R這三種不同性質染料的吸附動力學和吸附熱力學，并對吸附染料前后的污泥活性炭的表面基團的變化進行了定性和定量分析，進一步明確了吸附作用機理；設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吸附值為衡量標準，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，亞甲基藍吸附值為15.68mg/g，BET比表面積可達418.79m2/g，總孔容積約為0.2597cm3/g，具有較開放的孔隙結構，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-等結構，主要含氧基團-堿性基團、酸性基團、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?shù)奈絼┩都恿俊⑽綍r間和pH值，三種模擬染料廢水均可達到很高的脫色率。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、炭上的吸附動力學行為，對于酸性藍324和活性紅紫X-2R，顆粒內(nèi)擴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行，吸附過程自發(fā)進行(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鍵合且羥基等酸性基團對吸附作用貢獻也較大。<

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小時后達到其穿透點，對其采用加熱再生法進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。
　　 研究結果表明，城