污泥活性炭制备及其吸附性能研究.pdf

书书书 第 卷第 期 年 月 应 用 化 工 櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴 櫴櫴 櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴 櫴櫴 毷 毷 毷 毷 科研与开发 收稿日期 修改稿日期 基金项目 国家自然科学基金项目 国家科技支撑计划子课题 安徽省科技攻关计划子 课题 国家级大学生科技创新基金项目 作者简介 伍昌年 男 安徽无为人 安徽建筑大学讲师 博士 主要从事污染控制与水处理技术研究 电话 污泥活性炭制备及其吸附性能研究 伍昌年 张贤芳 凌琪 王莉 唐玉朝 陶勇 徐丽 徐畅 黄蒸 安徽建筑大学 环境与能源工程学院 安徽 合肥 摘 要 以城市污水处理厂剩余污泥作为原料 采用化学活化法 作为活化剂 和微波辐照制备污泥活性炭 研究其对亚甲基蓝的吸附效果和吸附等温过程 结果表明 当 值 投加量 吸附时间 和温度 时 亚甲基蓝的吸附率都在 以上 等温吸附过程很好的符合 模型 关键词 污泥活性炭 制备 染料废水 吸附 中图分类号 文献标识码 文章编号 染料废水的处理难点是 高 可生化性差 色度高 组分复杂 由于吸附法具有工艺简单 易于 操作且吸附剂的种类多等优点 所以是现在较多采 用的染料废水的处理方法 对于高浓度的染料废水 及其它低浓度废水均有较好的效果 城市污水 处理厂处理水量也日益增多 污泥是城市污水厂的 污水处理过程中的副产物 污泥是城市污水厂的污 水处理过程中的副产物 污泥中含有大量碳质有机 物 是制造活性炭所需的原料成分 将污泥作为原料 制备活性炭 这样不仅节约了煤和木材等珍贵资 源 还解决了污泥的处理处置这一环境难题 实现了 污泥的资源化 变废为宝 达到以废治废的目的 以 污泥为原料 采用氯化锌活化法和微波辐照制取污 泥活性炭 以模拟染料亚甲基蓝的脱色率为衡量指 标 考察污泥活性炭制备条件及实验操作条件 污 泥活性炭投加量 吸附时间 吸附温度 对印染 废水的脱色效果等影响 结合实验结果 确定污泥活 性炭制备和实验操作的最佳条件 为实际应用提供 一定的依据 实验部分 材料与仪器 盐酸 氢氧化钠 亚甲基蓝 氯化锌均为分析纯 污泥为合肥市经开区污水处理厂未消化污泥 型电热恒温鼓风干燥箱 数 显恒温水浴锅 美的微波炉 可 应用化工第 卷 见分光光度计 水浴恒温振荡器 高 速离心机 实验方法 污泥活性炭制备 取一定量的污泥于阴凉 通风干燥处自然风干后 放入烘箱在 条件下 烘干至含水率在 以下 然后破碎 研磨过筛 称取筛分后的干污泥 再用一定质量分数 的氯化锌溶液以 的比例在 恒温水 浴锅中浸渍 后 滤渣放入培养皿中 置微波炉 中于中火功率下辐照 再取出冷却 用蒸馏 水充分洗涤 使其 值 过滤后放入 烘 箱中干燥 研磨过筛 置于干燥器中备用 吸附实验 取适量污泥活性炭与锥形瓶中 加入一定浓度的亚甲基蓝溶液 放入水浴恒温振荡 器中振荡一定时间 达吸附平衡后 用离心机离心取 上清液 用可见分光光度计于 处测定上清液 的吸光度 据标准曲线分别计算脱色率和吸附量 式中 去除率 吸附平衡时污泥活性炭对亚甲基蓝的 吸附量 吸附前亚甲基蓝的浓度 吸附后亚甲基蓝的浓度 亚甲基蓝溶液体积 污泥活性炭投加量 结果与讨论 吸附时间对污泥活性炭吸附性能的影响 吸附时间对污泥活性炭吸附性能影响见图 图 吸附时间对污泥活性炭吸附性能的影响 由图 可知 脱色率随着吸附时间的增长而增 大 当时间为 时吸附基本开始平衡 此时污 泥活性炭表面孔隙对亚甲基蓝的吸附慢慢趋于饱和 状态 亚甲基蓝在表面孔隙上的吸附过程和解吸过 程相对平衡 因此确定 为其最佳吸附时 间 此时吸附率为 投加量对污泥活性炭吸附性能的影响 投加量对污泥活性炭吸附性能影响见图 图 投加量对污泥活性炭吸附性能的影响 由图 可知 脱色率随着投加量的增加而增大 当投加量为 时吸附接近平衡 此时污泥活性 炭对亚甲基蓝的吸附趋于饱和状态 因此确定 为最佳投加量 此时吸附率为 对污泥活性炭吸附性能的影响 对污泥活性炭吸附性能影响见图 图 对污泥活性炭吸附性能的影响 由图 可知 值对污泥活性炭吸附性能的影 响较大 当 值较小时 吸附率和吸附量随着 值的增加而增大 当 值较大时 吸附率和吸附量 随着 值的增加而减小 当 值为 时 污泥活 性炭对亚甲基蓝的吸附率最大达 因此确 定最佳 值为 吸附温度对污泥活性炭吸附性能的影响 吸附温度对污泥活性炭吸附性能影响见图 第 期伍昌年等 污泥活性炭制备及其吸附性能研究 图 吸附温度对污泥活性炭吸附性能的影响 由图 可知 低温时吸附率随着温度的增加而 增大 高温时吸附率和吸附量随着温度的增加而减 小 当温度为 时 脱色率为 确定最 佳吸附温度为 吸附等温线实验 吸附等温方程假设吸附发生在吸附剂 表面特定的均一性点位上 主要用于描述单分子层 吸附 等温方程的线性形式如下 式中 平衡浓度 平衡吸附量 常数 吸附剂的饱和吸附量 图 吸附等温线 其中 和 的值可以通过直线 的斜率和截距计算得到 模型能够很好的 描述污泥活性炭对亚甲基蓝的吸附等温过程 说明 该吸附为单分子层吸附 此外 值随温度升高 而增大 说明升高温度有利于吸附过程的进行 吸附 过程是吸热过程 表 吸附等温参数 染料种类温度 模型 亚甲基蓝 结论 以污泥为原料 经氯化锌活化和微波辐照制备 污泥活性炭 研究亚甲基蓝在污泥活性炭上的静态 吸附 亚甲基蓝浓度为 时 污泥活性炭吸 附的最佳实验条件为 值 投加量为 时间 为 温度为 脱色率都 污泥活 性炭对亚甲基蓝吸附符合 模型 参考文献 史玲 董社英 柏世厚 等 常温常压催化湿式氧化降 解偶氮染料废水的研究 环境工程学报 郑先君 姜巧娟 魏丽芳 等 纳米 光催化降解印 染废水的研究