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污泥微波高温热解的吸附剂制备及其再利用技术研究

赵娟  
【摘要】: 污泥产量增加及处理处置带来的环境污染已成为环保界关注的焦点。充分利用污泥中的有用成分,变废为宝,既能带来环保效益,又能带来经济效益,是今后污泥处置的最终途径。 本课题组的前期研究表明:湿污泥中添加活性炭在微波场中热解可以生成热值较高的油类及气体产物,而且此过程产生的固体残留物可以作为微波能吸收物质进一步加以利用。本文在此基础上,将添加活性炭后污泥高温热解的固体残留物作为微波能吸收物质,进行微波诱导热解制备吸附剂,并对其在染料废水处理上的应用进行了初步探索。对多次回用后污泥吸附剂的吸附性能变化规律进行了研究,提出了进一步有效利用的资源化途径。结合比表面积、孔径分布、扫描电镜和红外光谱等技术对污泥吸附剂的吸附性能进行表征。 污泥热解制备吸附剂的研究表明:最佳工艺条件为微波功率1200W,辐照时间10min,35g污泥添加10g微波能吸收物质,所的污泥吸附剂碘值为585.95mg/g。在此基础上将所得固体产物作为微波能吸收物质多次回用,均能使污泥在微波场中快速升温至800℃,实现污泥的高温热解;但随着回用次数的增加,出现了粉末化、熔融烧结等现象,吸附性能显著下降,需根据具体生产条件和实际需要选择循环利用途径。 污泥吸附剂处理染料废水的研究表明:伊红和番红在污泥吸附剂上的吸附速率均遵循二级吸附动力学模型;在对其吸附等温线研究的基础上发现伊红更好地遵循Langmuir等温吸附规律,番红更好地遵循Freundlich等温吸附规律;污泥吸附剂对伊红和番红的吸附量分别为商品活性炭的55.73%和67.82%。 对污泥吸附剂的吸附机理研究表明:污泥热解一次制得吸附剂的比表面积为459m2/g,孔容0.23 ml/g,平均孔径3.10nm,随着热解次数的增加,比表面积和孔容降低,平均孔径增大。吸附染料后,污泥吸附剂并没有明显的新的特征吸收频段及峰值,只是使原特征吸收频段及峰值产生方向上的位移或者强度的改变,因此在吸附剂表面发生吸附过程以物理吸附为主。 将污泥高温热解的固体残留物作为微波能吸收物质,制备吸附剂的方法高效、快速且设备简单、成本低,在产生较少毒害物质的同时,还产生了热值较高的油和气。该吸附剂对染料废水有着很好的处理效果,具有很好的应用前景。


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