论文部分内容阅读
研究以城市污水厂剩余污泥为主要原料制备污泥基活性炭的方法,实现剩余污泥资源化利用的同时,了解污泥基活性炭的性质以及对苯酚和硝基苯的吸附特性。文中以正交试验确定以碘值为考察指标制备活性炭的最佳工艺条件。结合活性炭的碘值、比表面积、孔径分布、表面形态、表面官能团及表面电位,对所制活性炭性质进行评价。用所制污泥炭对苯酚及硝基苯进行吸附,并与购置的木质商品活性炭作对比,考察其对苯酚和硝基苯的吸附特性。研究结果表明：在最佳工艺条件：氯化锌浓度30%、锌屑比1：0.8、活化温度600℃、活化时间60 min、玉米芯的掺杂比50%下得到的活性炭碘值为678 mg/g,BET比表面积为712.8 m2/g。以纯污泥制得的活性炭(SAC)比表面积较低,表面官能团以酸性基团为主苯酚和硝基苯的吸附动力学数据均最符合假二级吸附动力学方程。苯酚分子直径较大,因此中孔较发达的SAC对苯酚的吸附速率稍大于商品炭(MAC)。硝基苯由于分子直径较小,吸附速率主要与微孔数量有关,因此在SAC上的吸附速率远小于MAC。SAC的硝基苯吸附值大于苯酚吸附值,由于比表面积低,其水溶液中苯酚及硝基苯的饱和吸附量均低十MAC。苯酚和硝基苯在SAC上的吸附曲线分别为S型和L型,表明水分子对苯酚吸附的竞争作用强烈,对硝基苯的竞争作用较弱。再基于对活性炭及两种有机物性质的分析,初步推断苯酚吸附值主要取决于活性炭的比表面积,而硝基苯吸附值由比表面积及表面官能团共同决定。这一推断从SAC及MAC比表面积和饱和吸附量的对应关系以及水相及有机相的吸附对比结果得以验证。其中SAC的比表面积为MAC的1/4,苯酚吸附值为MAC的1/4,硝基苯吸附值为MAC的1/3。在有机相中,SAC的苯酚吸附值较水中高,硝基苯吸附值较水中低。MAC硝基苯吸附值较水中基本不变,硝基苯吸附值大大降低。这结果进一步表明,有机物的疏水性和极性对苯酚和硝苯在水溶液中的吸附影响较大。硝基苯极性及疏水性均比苯酚大,疏水性使得水分子的竞争吸附较弱,极性使得苯酚与SAC之间的诱导力较大,因此SAC的硝基苯吸附值大于苯酚吸附值。