论文部分内容阅读
随着城镇污水处理量及污水处理能力的不断增加,产生的污泥量也在迅速增多,如果处置不当,会给环境带来很大危害。重金属污染特别是Cr(Ⅵ)污染也是一种危害较大的环境问题。为充分实现固体废弃物再利用,有效解决铬污染问题,实现“以废治废”的效果,本研究以城市污水处理厂活性污泥(AS)为原料,以聚苯胺(PANI)、聚乙烯亚胺(PEI)和聚吡咯(PPy)作为三种胺基改性剂,制备出AS-PANI、AS-PEI和AS-PPy三种改性污泥吸附材料,并研究了三种吸附剂对水中Cr(Ⅵ)的去除效果。考察了各因素对吸附效果的影响,结合表征分析,阐明吸附机理。经实验研究,主要得到如下结论:AS-PANI对Cr(Ⅵ)吸附:(1)通过FT-IR、SEM、TGA、XRD等表征证明所制备的AS-PANI表面含有PANI,BET分析表明改性后材料孔径和比表面积均增大。(2)经吸附实验得出,AS-PANI的吸附效果良好,在25oC、pH=5.0条件下,最大吸附量达18.59mg/g,AS本身无吸附作用,起作用的是在AS表面的PANI;Langmuir方程可很好拟合AS-PANI对Cr(Ⅵ)的吸附等温线,吸附反应为吸热反应;拟二级动力学方程可以拟合AS-PANI对Cr(Ⅵ)吸附动力学,其相关系数达99.9%,吸附为有利吸附,Cr(Ⅵ)浓度越低吸附速率越快。(3)AS-PANI吸附Cr(Ⅵ)随着p H的增大而降低;Cl-、SO42-和PO43-离子的存在对吸附起抑制作用,腐殖酸的存在对吸附起促进作用;AS-PANI吸附剂有良好的循环再生性。(4)根据XPS分析结果得知,在Cr(Ⅵ)吸附过程中静电作用是主要吸附机理。此外,吸附过程中部分Cr(Ⅵ)被还原成Cr(III),通过配位作用吸附在AS-PANI表面。AS-PEI对Cr(Ⅵ)吸附:(1)通过FT-IR、SEM、TGA、XRD等表征证明所制备的AS-PEI表面含有PEI,BET分析表明改性后材料孔径更加丰富。(2)经吸附实验得出,AS-PEI的吸附效果非常好,在25oC、pH=4.0条件下,吸附量高达86.96mg/g;Langmuir方程可很好拟合AS-PEI对Cr(Ⅵ)的吸附等温线,吸附反应为吸热反应;拟二级动力学方程可以拟合AS-PEI对Cr(Ⅵ)吸附动力学,其相关系数为99.9%,吸附为有利吸附;Cr(Ⅵ)浓度越低吸附速率越快。(3)AS-PEI吸附Cr(Ⅵ)随着pH的增大而降低;Cl-、SO42-和PO43-离子存在对吸附起抑制作用,腐殖酸的存在对吸附起促进作用。AS-PEI吸附剂有良好的循环再生性。AS-PPy对Cr(Ⅵ)吸附:(1)通过FT-IR、SEM、TGA、XRD等表征证明所制备的AS-PPy表面含有PPy,BET分析表明改性后材料孔径更加丰富。(2)经吸附实验得出,AS-PPy的吸附效果良好,在25oC、pH=5.0条件下,吸附量为17.67mg/g;Langmuir方程可很好拟合AS-PPy对Cr(Ⅵ)的吸附等温线,吸附反应为吸热反应;拟二级动力学方程可以拟合AS-PPy对Cr(Ⅵ)吸附动力学,其相关系数达99.5%。(3)AS-PPy吸附Cr(Ⅵ)随着pH的增大而降低;Cl-、SO42-和PO43-离子存在对吸附起抑制作用,腐殖酸的存在对吸附起促进作用;AS-PPy吸附剂有良好的循环再生性。(4)AS-PPy吸附Cr(Ⅵ)的吸附机理与AS-PANI相似。在Cr(Ⅵ)吸附过程中静电作用是主要吸附机理。此外,吸附过程中部分Cr(Ⅵ)被还原成Cr(III),通过配位作用吸附在AS-PPy表面。以上研究结果表明,通过对污泥进行胺基改性制备出的AS-PANI、AS-PEI和AS-PPy三种吸附剂对Cr(Ⅵ)具有良好的吸附性能,可作为一种经济、高效、可行的吸附材料应用于污水处理,也为实现污泥的无害化和资源化提供了一条新途径。