污泥吸附材料的制备及其对兰炭废水中污染物的吸附效果研究

来源 :西安建筑科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dzbycp2009
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本研究以城市生活污水厂机械脱水污泥和木屑的混合物为原料,利用Zn Cl2为活化剂制备污泥吸附材料。以碘吸附值为衡量标准,研究了活化温度、活化时间、固液比和活化剂浓度对吸附性能的影响。通过正交试验优化了污泥吸附材料的制备工艺,确定了最佳制备工艺条件。测定污泥吸附材料比表面积、孔径结构、表面形态、表面官能团等方面,对污泥吸附材料进行表征与评价。将制备的污泥吸附材料应用于兰炭废水处理中,研究了影响吸附效果的因素。通过研究污泥吸附材料对兰炭废水中污染物质的吸附模型和吸附动力学,分析吸附过程中存在的吸附机理。(1)试验确定的最佳工艺条件为:活化剂浓度5mol/L,活化温度650℃,固液比1:1.5,活化时间30min,木屑的添加量为质量分数25%。制备的污泥吸附材料碘吸附值达到584.85mg/g。由极差分析可知,工艺因素对污泥活性炭碘吸附值的影响程度大小依次为:活化剂浓度>活化温度>固液比>活化时间。(2)对污泥吸附材料进行电镜扫描,污泥吸附材料的孔隙结构排列较为均匀有序,孔道较长,呈管状,可以看出经过烧蚀,活化扩孔充分,发达的孔隙结构有利于物质吸附。对比表面积及孔结构进行表征,比表面积为284 m2/g,污泥吸附材料的总孔容为0.359cm3/g,污泥吸附材料的平均孔径为5.057nm,中孔孔径为31.498nm。由污泥吸附材料的红外光谱分析可知,污泥吸附材料由大量C、H、O、N和少量Si元素组成。采用Boehm测定污泥吸附材料的表面酸碱基团,污泥吸附材料以酸性官能团为主,酸性官能团中羧基官能团含量最高。(3)对影响污泥吸附材料处理兰炭废水中氨氮、挥发酚及COD的因素进行分析,吸附材料颗粒粒径减小、投加量增加、吸附时间的延长均有助于污染物去除率的提升,而随着p H及温度上升,除氨氮去除率上升外,挥发酚及COD的去除率有所下降。进行动力学模型拟合,污泥吸附材料对氨氮和挥发酚的吸附更符合准二级动力学方程,相关性系数R2分别为0.9995和0.9998。污泥吸附材料对氨氮的吸附更符合Langmuir模型,属于单分子层吸附;而用Freundlich模型描述污泥吸附材料对挥发酚的吸附行为更适合。
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