污泥碳基吸附剂的制备及其对DBT的吸附性能研究

论文摘要

随着环境问题的日益突出,柴油的深度脱硫、生活污泥的安全处置和资源化利用越来越受到人们的关注,在众多的脱硫技术中,碳基吸附剂因其对二苯并噻吩类有机硫化物具有高的选择性而受到广泛研究,生活污泥作为一种有机碳源,适合制备碳基吸附剂。本文结合生活污泥的深度脱水,采用化学活化方法,以氯化锌和氯化铁为化学活化剂,通过高温炭化活化制备污泥碳基吸附剂,并对制备的工艺条件和相关问题进行了初步探索,将制得的污泥碳基吸附剂应用于模型柴油的吸附脱硫,考察污泥碳基吸附剂对DBT的吸附性能,探寻吸附剂制备工艺中活化药剂浓度、活化温度、活化时间等因素对吸附剂DBT吸附性能的影响；同时,通过对碳基吸附剂的组织结构、扫描电镜（SEM）、傅立叶红外光谱（FT-IR）、元素分析等表征手段,进一步研究了污泥碳基吸附剂的物化结构对DBT吸附性能的影响机制。实验结果表明：污泥可以作为一种制备碳基吸附剂的原材料。以50wt%的ZnCl2溶液做化学活化剂,通过添加适量炭化稻壳灰提高材料碳含量,当料液比为1：2,活化温度600℃,活化时间1h时,制备得到的污泥稻壳灰碳基吸附剂的吸附性能最佳,DBT吸附容量达到19.9mgS/g,比表面积和微孔容分别达到712.9m2/g和0.1441cm3/g。以氯化铁作为化学活化药剂具有一定的可行性,当FeCl3添加量为5%,活化温度600℃,活化时间1h时,制备的污泥碳基吸附剂对DBT最高吸附容量可达16.72mgS/g。研究发现碳基吸附剂对DBT的吸附能力与微孔孔容大小成正比关系,表明微孔结构在吸附过程中起主要作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.1.1 柴油中有机硫的类型
• 1.1.2 柴油脱硫的必要性
• 1.2 吸附脱硫技术研究
• 1.2.1 吸附脱硫技术的分类
• 1.2.2 柴油的吸附脱硫原理
• 1.2.3 国内外吸附脱硫技术及研究进展
• 1.3 污泥的特性和传统处置方法
• 1.3.1 污泥的分类
• 1.3.2 污泥的主要特性
• 1.3.3 城市污泥的传统处置方法及弊端
• 1.4 城市污泥的资源化利用技术
• 1.4.1 污泥热解技术
• 1.4.2 污泥堆肥技术
• 1.4.3 污泥合成燃料技术
• 1.4.4 污泥厌氧消化技术
• 1.4.5 其他污泥资源化技术
• 1.5 城市污泥制备碳基吸附剂技术及其研究进展
• 1.5.1 污泥碳基吸附剂的制备方法
• 1.5.2 污泥碳基吸附剂的研究进展
• 1.6 本文的研究思路、研究方案和主要研究内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验污泥及其物理性质
• 2.1.1 污泥含水率
• 2.1.2 挥发分的含量比率
• 2.1.3 灰分的含量比率
• 2.1.4 pH值的测定
• 2.1.5 热值分析
• 2.1.6 实验污泥的物理性质
• 2.2 实验药品及实验装置
• 2.2.1 实验药品
• 2.2.2 实验仪器
• 2.3 污泥碳基吸附剂的制备
• 2.3.1 氯化锌活化污泥稻壳灰基吸附剂
• 2.3.2 氯化铁活化污泥碳基吸附剂
• 2.4 吸附剂的静态吸附实验
• 2.4.1 实验装置
• 2.4.2 实验方法
• 2.4.3 油样中硫含量的分析
• 2.4.4 吸附容量的计算
• 2.5 吸附剂的表征
• 2.5.1 吸附剂的组织结构表征
• 2.5.2 产率的计算
• 2.5.3 元素分析
• 2.5.4 扫描电镜（SEM）分析
• 2.5.5 傅里叶变换红外光谱（FTIR）
• 2.5.6 重金属元素分析
• 第三章 氯化锌活化污泥稻壳灰基吸附剂的制备及其对DBT的吸附研究
• 2溶液之比对污泥稻壳灰基吸附剂的影响'>3.1 浸渍混合原料与ZnCl₂溶液之比对污泥稻壳灰基吸附剂的影响
• 2溶液之比对污泥稻壳灰基吸附剂吸附容量的影响'>3.1.1 浸渍混合原料与ZnCl₂溶液之比对污泥稻壳灰基吸附剂吸附容量的影响
• 2溶液之比对污泥稻壳灰基吸附剂收率的影响'>3.1.2 浸渍混合原料与ZnCl₂溶液之比对污泥稻壳灰基吸附剂收率的影响
• 2溶液之比对污泥稻壳灰基吸附剂组织结构的影响'>3.1.3 浸渍混合原料与ZnCl₂溶液之比对污泥稻壳灰基吸附剂组织结构的影响
• 2溶液之比对污泥稻壳灰基吸附剂孔径分布的影响'>3.1.4 浸渍混合原料与ZnCl₂溶液之比对污泥稻壳灰基吸附剂孔径分布的影响
• 2浓度对污泥稻壳灰基吸附剂的影响'>3.2 ZnCl₂浓度对污泥稻壳灰基吸附剂的影响
• 2浓度对污泥稻壳灰基吸附剂吸附容量的影响'>3.2.1 ZnCl₂浓度对污泥稻壳灰基吸附剂吸附容量的影响
• 2浓度对污泥稻壳灰基吸附剂收率的影响'>3.2.2 ZnCl₂浓度对污泥稻壳灰基吸附剂收率的影响
• 2浓度对污泥稻壳灰基吸附剂组织结构的影响'>3.2.3 ZnCl₂浓度对污泥稻壳灰基吸附剂组织结构的影响
• 2浓度对污泥稻壳灰基吸附剂孔径分布的影响'>3.2.4 ZnCl₂浓度对污泥稻壳灰基吸附剂孔径分布的影响
• 3.3 活化时间对污泥稻壳灰基吸附剂的影响
• 3.3.1 活化时间对污泥稻壳灰基吸附剂吸附容量的影响
• 3.3.2 活化时间对污泥稻壳灰基吸附剂收率的影响
• 3.3.3 活化时间对污泥稻壳灰基吸附剂组织结构的影响
• 3.3.4 活化时间对污泥稻壳灰基吸附剂孔径分布的影响
• 3.4 活化温度对污泥稻壳灰基吸附剂的影响
• 3.4.1 活化温度对污泥稻壳灰基吸附剂吸附容量的影响
• 3.4.2 活化温度对污泥稻壳灰基吸附剂收率的影响
• 3.4.3 活化温度对污泥稻壳灰基吸附剂组织结构的影响
• 3.4.4 活化温度对污泥稻壳灰基吸附剂孔径分布的影响
• 3.5 污泥稻壳碳基吸附剂的元素分析
• 3.6 污泥稻壳基碳基吸附剂的SEM照片
• 3.7 污泥稻壳灰基吸附剂的红外光谱分析
• 3.8 本章小结
• 第四章 氯化铁活化污泥碳基吸附剂的制备及其对DBT的吸附研究
• 4.1 氯化铁添加量对污泥碳基吸附剂的影响
• 4.1.1 氯化铁添加量对污泥碳基吸附剂吸附容量的影响
• 4.1.2 氯化铁添加量对污泥碳基吸附剂收率的影响
• 4.1.3 氯化铁添加量对污泥碳基吸附剂组织结构的影响
• 4.1.4 氯化铁添加量对污泥碳基吸附剂孔径分布的影响
• 4.2 活化时间对污泥碳基吸附剂的影响
• 4.2.1 活化时间对污泥碳基吸附剂吸附容量的影响
• 4.2.2 活化时间对污泥碳基吸附剂收率的影响
• 4.2.3 活化时间对污泥碳基吸附剂组织结构的影响
• 4.2.4 活化时间对污泥碳基吸附剂孔径分布的影响
• 4.3 活化温度对污泥碳基吸附剂的影响
• 4.3.1 活化温度对污泥碳基吸附剂吸附容量的影响
• 4.3.2 活化温度对污泥碳基吸附剂收率的影响
• 4.3.3 活化温度对污泥碳基吸附剂组织结构的影响
• 4.3.4 活化温度对污泥碳基吸附剂孔径分布的影响
• 4.4 吸附剂的SEM照片
• 4.5 吸附剂的红外分析
• 4.6 吸附剂的重金属含量分析
• 4.8 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢