污泥薄膜炭复合材料(ACMCM)的制备及其吸附性能的研究

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用污泥制备活性炭吸附材料,体现了以废治废、变废为宝的经济原则和环保原则。污泥来源广泛,处理利用的技术难度大,研制活性炭吸附材料是一个极有经济价值的资源化研究方向。 本课题研究,以含有丰富的有机物市政污泥和印染污泥为原料,通过均匀设计试验和单因素试验,以对苯蒸气的吸附来表征产品吸附性能,筛选出ZnCl2活化法作为制备污泥薄膜炭复合材料(Active Carbon Membrane Composite Material)的最优工艺条件:ZnCl2/污泥比1/6,按AH/污泥比1/20或AM/污泥比1/40投加添加剂,以多孔材料为负载基造粒,并浸润活化一定的时间。在N2保护下,高温炭化活化烧制产品,炭化温度400℃,炭化时间30min;活化温度600℃,活化时间120min。烧制的产品用热酸溶液和热水反复多次清洗,去除复合材料上残留的ZnCl2药品。对比各种化学活化方法,以ZnCl2的活化效果最好。 对“三苯”气体和亚甲基蓝的吸附研究表明,造粒粒径4.5mm、炭膜厚度为0.3mm的ACMCM的吸附性能明显优于ACGCM,吸附量相差40mg/g~80mg/g,其最大吸附量为174.0mg·g-1(亚甲基蓝溶液),232mg·g-1(苯蒸气),278mg·g-1(甲苯蒸气)和206mg·g-1(二甲苯蒸气),是商品PAC的吸附量的3/4(亚甲基蓝溶液)和2/3(“三苯”气体)。ACMCM吸附甲苯蒸气,做4次吸附—再生实验,吸附量稳定在190~247mg/g,吸附率基本不变,可重复性好,表明ACMCM在实际的吸附应用上具有良好的可行性。 ACMCM对亚甲基蓝的吸附等温方程式,符合一级和二级动力学方程变化规律。ACMCM对甲苯的吸附等温线能符合Freunlish方程和Langmuir方程,但Langmuir方程的预测更接近实际值,拟合性更好,吸附过程符合伪一级动力学方程和一级动力学方程。吸附活化能24.95KJ/mol,属于物理吸附,作用力主要是范德华力。 ACMCM作为薄膜吸附材料,比表面积大,吸附性能好,不易受流体扰动,是良好的吸附材料。ACMCM的吸附应用符合污泥减量化、无害化和资源化的要求,是一种新型的高效、安全、经济和可行的活性炭吸附材料。
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