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《东华大学》 2009年
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污泥活性炭的制备、表征及其对Cr(Ⅵ)、Cu(Ⅱ)的吸附研究

柯玉娟  
【摘要】: 本文以松江污水厂消化污泥、未消化污泥作原料,以ZnCl_2为活化剂,采用锡纸包覆,在马弗炉里热解制备活性炭。采用正交实验、单因素实验,以碘吸附值作为衡量标准,研究热解温度、ZnCl_2浓度、浸渍温度、热解时间对活性炭性能的影响。结果表明,在ZnCl_2溶液浓度为3 mol·L~(-1),热解温度为550℃,浸渍温度为40℃,热解时间为25 min的条件下,制备的活性炭性能优异。 采用热分析天平对消化、未消化污泥及ZnCl_2活化的污泥在氮气氛围下进行热解研究,利用数学方法对污泥热解反应的机理函数进行了求解。未活化污泥热解分为三个阶段,活化污泥热解分为四个阶段,各个阶段失重差异很大。在污泥制备活性炭过程中,活化剂的作用主要是使有机物脱水缩合,让更多的碳保留在活性炭中。 采用元素分析、扫描电镜、红外光谱分析、热分析(TG曲线)、BET-N_2吸附等测试手段,对最佳条件下制备的污泥活性炭的吸附性能进行了表征。活化热解的污泥活性炭与未活化热解的污泥活性炭在形貌上明显不同,活化热解的污泥活性炭的表面分布着许多小孔,说明ZnCl_2渗透到污泥的内部,对污泥中的有机质起到润胀、溶解的作用。孔径分布曲线表明,污泥活性炭的孔径分布主要以中孔为主,平均孔径为2.48 nm,孔容为0.13 cm~3·g~(-1),比表面积为418.79 m~2·g~(-1)。金属浸出毒性实验表明,污泥活性炭主要重金属不超标,将其用于废水处理是安全的。 本文进行了污泥活性炭/金属溶液体系的静态吸附试验,研究了吸附时间、溶液pH、吸附剂加入量及溶液初始浓度对去除效果的影响。结果表明,污泥活性炭对重金属离子Cr(Ⅵ)、Cu(Ⅱ)具有良好的去除效果。利用Langmuir线性拟合得出其饱和吸附量26.53 mg·g~(-1)和16.48 mg·g~(-1)。Langmuir比Freundlich方程更适合描述污泥活性炭对金属离子的吸附,表明吸附以表面单分子层化学吸附为主。吸附动力学研究表明,Cr(Ⅵ)、Cu(Ⅱ)在污泥活性炭上的吸附行为均可以用伪二级动力学模型和颗粒内部扩散模型来描述,表明吸附过程各环节均有重要影响。本文还对吸附饱和污泥活性炭进行了简单的再生研究,通过碘吸附值、热重实验和吸附等温线几个方面评价溶剂再生法的再生效率。研究表明,城市污水污泥可以制备出吸附性能良好的污泥活性炭,在含重金属离子工业废水处理方面具有很好的应用前景。
【学位授予单位】:东华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:X703

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【引证文献】
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