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本课题以含苄基季铵化合物(BACs)和十四烷基二甲基苄基氯化铵(C14BDMA)作为主要的研究对象,主要探讨了:(1)BACs在活性污泥上的吸附性能(2)C14BDMA在市政污泥(初沉污泥、活性污泥、灭活好氧污泥和厌氧污泥)中的吸附特性(3)C14BDMA在活性污泥中的吸附机理(4)其它污染物(CuSO4、苯酚和十二烷基苯磺酸钠SDBS)存在时,活性污泥对C14BDMA的吸附性能。结论如下:
(1)好氧活性污泥和灭活好氧污泥对BACs的吸附都在30min达到平衡。应用伪一级和伪二级反应动力学模型对实验数据进行拟合,表明吸附更符合伪二级反应动力学模型。
(2)在不同温度下,BACs在好氧活性污泥的吸附行为可以很好地用Langmuir和Freundlich吸附等温方程描述,温度升高吸附能力降低。在15、25、35℃时,最大吸附量分别为315.88、307.51和277.24mg/g。另外,25℃时灭活好氧污泥对BACs的吸附方程也同时符合Langmuir和Freundlich方程,最大吸附量为210.74mg/g。好氧活性污泥的吸附性能高于灭活好氧污泥,两者都能有效地的吸附去除BACs。
(3)灭活好氧污泥、活性污泥、厌氧污泥和初沉污泥对C14BDMA的吸附都是快速吸附过程,在开始30min的吸附量均达到平衡吸附量90%以上,2h达到吸附平衡。用动力学模型拟合,发现都很好的符合伪二级反应动力学模型。
(4)用Langmuir等温式和Freundlich等温式对C14BDMA在市政污泥上的等温实验数据进行拟合,发现都能很好的用两种等温模型描述。市政污泥对C14BDMA的吸附能力都随温度的升高而降低。当温度由15℃升至35℃,灭活好氧污泥、活性污泥和初沉污泥的理论最大吸附量分别由398.9降至353.1mg/g、由413.6降至336.9mg/g和由261.5降至219.2mg/g。当温度由10℃升至50℃,厌氧污泥的理论最大吸附量由449.8降至292.2mg/g。
(5)在pH在1-13范围内,活性污泥、厌氧污泥和初沉污泥对C14BDMA吸附量都随pH的升高逐渐增大,吸附量分别由116.3升至171.1mg/g、由91.22升至234.8mg/g和由96.0升至163.7mg/g。当酸性溶液里,随着pH的增大,灭活好氧污泥对C14BDMA的吸附量由78.66升至192.3mg/g.当pH>9,吸附量基本保持不变。
(6)市政污泥对C14BDMA的吸附量都随着NaCl浓度的升高而降低。NaCl浓度为0-0.35mol/L时,灭活好氧污泥、活性污泥、厌氧污泥和初沉污泥的吸附量分别由158.1降至102.6mg/g,由249.4降至165.0mg/g,由203.8降至105.3mg/g和由158.8降至95.48mg/g。
(7)活性污泥对C14BDMA的吸附量随污泥粒径的降低而升高;热力学计算结果表明,活性污泥对C14BDMA的吸附是自发,放热,自由度增加的过程。
(8)傅利叶红外表征表明活性污泥对C14BDMA吸附前后没有检测到变化。Zeta电位和阳离子浓度的测定,表明吸附过程涉及到静电作用、离子交换、离子配对和疏水作用等机理。
(9)体系中CuSO4、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)或苯酚的存在,对活性污泥对C14BDMA吸附平衡时间的影响较小,吸附动力学数据均能很好的符合伪二级动力学模型,等温吸附数据可以用Langmuir模型和Freundlich模型拟合。
(10)CuSO4对活性污泥对C14BDMA的吸附起抑制作用,SDBS起促进作用,而苯酚几乎没有影响。