胶乳生产污泥制备吸附剂对染料吸附/再生性能研究

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胶乳生产废水中含有聚合胶乳及未反应单体等有机污染物,通常采用混凝法进行处理,其混凝污泥中有机物浓度大,不容易被降解,如果将其制备成吸附剂进行合理利用,具有广阔的应用前景。本论文以胶乳生产絮凝污泥为原料,采用直接炭化法(DC法)和NaHCO3浸渍炭化法(N-DC法)制备吸附剂用以处理阳离子蓝X-GRRL染料溶液,考察吸附剂投加量、染料初始浓度、吸附时间和溶液pH值等因素对所制吸附剂脱色效果的影响,且进一步确定其吸附机理。并采用多种仪器对吸附剂表征进行分析。此外,本论文对N-DC法制备吸附剂的热再生性能也进行了初步探究。本论文的主要研究内容如下:(1)采用DC法和N-DC法两种方法制备吸附剂,先探究炭化温度、炭化时间、吸附剂粒径大小对所制吸附剂吸附量的影响,确定DC法的最佳制备条件;在与DC法相同的炭化温度和时间下,考察粒径大小、NaHCO3浸渍比、浸渍时间对所制吸附剂吸附效果的影响。结果表明,在炭化温度700℃,炭化时间120 min,NaHCO3浸渍比为1.5:1,浸渍30 min的条件下,两种方法制备的吸附剂(粒径小于0.075 mm)对染料溶液吸附效果最佳。(2)采用多种表征手段分析两种吸附剂的微观结构,并考察吸附剂投加量、染料初始浓度、吸附时间及溶液pH值等因素对染料吸附量的影响。结果表明,DC法和N-DC法制备吸附剂的比表面积分别为177.84 m2/g和313.39 m2/g,孔隙结构较为发达;在吸附温度为25±0.10℃、振荡频率150 r/min、吸附剂投加量分别为1.20 g/L和0.60 g/L、初始染料质量浓度为250 mg/L、吸附时间为240 min、pH值为5.47的条件下,两种吸附剂的吸附量分别为204.80 mg/g和411.57 mg/g,溶液脱色率可达98.30%和98.78%。(3)动力学实验结果表明:吸附剂对阳离子蓝X-GRRL染料分子的吸附过程可用准二级动力学和颗粒内扩散模型进行描述。热力学实验结果表明:吸附剂对染料溶液的吸附过程符合Langmuir型等温吸附模型;两种吸附剂吸附过程的ΔG0均小于0,说明此吸附过程可自发进行;ΔH0>0,表明该吸附过程是吸热反应;ΔS0>0,说明溶液体系的混乱度增加。(4)采用响应面法对吸附剂的(N-DC法)热再生温度、再生时间、升温速率进行优化,确定热再生的最佳条件,并进行多次再生实验。结果表明,在再生温度550℃、再生时间60 min、升温速率10℃/min的条件下,吸附剂的再生效率最高;且经过5次再生后,当吸附剂投加量为0.60 g/L,阳离子蓝X-GRRL溶液脱色率仍能在80%以上,脱色效果较好。
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