城市污水处理厂污泥制备活性炭的研究

论文摘要

本文以城市污水厂污泥为主要原料,采用化学活化法制备活性炭,从活化剂的筛选、活化温度、活化时间、固液比等几方面,确定了污泥制备水处理吸附剂活性炭的最佳加工工艺参数。采用电子扫描电镜、比表面积测定仪、红外光谱、X射线衍射等现代分析手段观察污泥活性炭的表面形貌,应用吸附理论对污泥活性炭进行了性能评价,并初步探讨了污泥活性炭作为水处理吸附剂用于处理制药废水的去除效果。结果表明:在最佳工艺条件40%氯化锌溶液为活化剂、活化时间20min、活化温度600℃、固液比为1:2-1:3的条件下制备的污泥活性炭碘吸附值为643-842mg/g,结构表征表明污泥活性炭呈不规则的多孔结构,晶型结构与商用活性炭相似,平均孔容为0.45-0.51ml/g,BET比表面积为636-832m2/g,达到商用活性炭要求。通过在水溶液中对COD、苯酚、甲醛、醇类、苯等有机物的吸附确定吸附类型,建立了吸附等温方程。污泥活性炭处理制药废水,COD去除率＞87%、色度去除率＞80%、TOC去除率53.3%～63.5%。本研究制备的活性炭性能优于国内外研究报道水平,可用于去除污水中污染物的吸附剂,达到商用活性炭要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 污泥的分类
• 1.2.2 污水厂污泥的来源、性质和危害
• 1.2.3 污水厂污泥国内外处理处置现状
• 1.2.4 污泥制活性炭国内外研究现状
• 1.3 研究目的、研究内容及意义
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 主要研究内容
• 1.3.3 论文创新之处
• 2 污水厂污泥特性分析
• 2.1 污水厂污泥性能指标
• 2.2 污泥主要性能指标的测定
• 2.2.1 含水率测定
• 2.2.2 挥发性固体含量的测定
• 2.2.3 密度的测定
• 2.2.4 灰分的测定
• 2.2.5 热值的测定
• 2.2.6 pH值的测定
• 2.2.7 重金属离子含量测定
• 2.2.8 二氧化硅的测定
• 2.2.9 三氧化二铁、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁的测定的测定
• 2.2.10 污泥烧失量的测定
• 2.3 污水厂污泥特性
• 2.3.1 污水厂污泥来源
• 2.3.2 污水厂污泥主要性能指标
• 2.4 小结
• 3 污泥制备活性炭的研究
• 3.1 引言
• 3.1.1 活性炭的基本特性
• 3.1.2 活性炭制备工艺
• 3.1.3 污泥作为原料制备活性炭
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料、药品及仪器
• 3.2.2 污泥活性炭的制备
• 3.2.3 测定项目和测定方法
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 炭化活化条件对碘值的影响
• 3.3.2 活化剂种类
• 3.3.3 以ZnCl2为活化剂的制备原理
• 3.3.4 不加添加剂制备活性炭正交试验
• 3.3.5 污泥加2%添加剂制备活性炭正交试验
• 3.3.6 各种因素的影响
• 3.3.7 污泥活性炭“最佳工艺条件”确定
• 3.3.8 污泥活性炭样品照片
• 3.4 污泥活性炭产品性能评价
• 3.4.1 污泥活性炭与国家行业标准的比较
• 3.4.2 污泥活性炭浸出液中重金属含量分析
• 3.4.3 与国内外研究报道性能比较
• 4 污泥活性炭的结构表征
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 污泥活性炭
• 4.1.2 污泥活性炭的结构表征
• 4.2 污泥活性炭比表面积、孔体积、平均孔径、孔径分布
• 4.3 电子扫描电镜（SEM）表征
• 4.4 N2吸附/脱附等温线（吸附回线）与孔隙形状分析
• 4.5 活性炭晶型的测定
• 4.6 污泥活性炭的FTIR图谱
• 4.7 小结
• 5 污泥活性炭的吸附性能及表面分形
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 污泥活性炭
• 5.1.2 试剂和仪器
• 5.1.3 吸附测定
• 5.2 污泥活性炭吸附COD的性能
• 5.2.1 对COD的吸附等温线
• 5.2.2 吸附等温方程的建立
• 5.2.3 动态吸附
• 5.3 污泥活性炭对苯酚的吸附性能
• 5.3.1 吸附等温线
• 5.3.2 吸附等温方程的建立
• 5.4 污泥活性炭对甲醛、醇类、苯的吸附能力
• 5.4.1 污泥活性炭对甲醛的吸附能力
• 5.4.2 污泥活性炭对甲醇、乙醇、苯的吸附能力
• 5.5 污泥活性炭的分形维数D
• 5.5.1 分形维数法
• 5.5.2 气体吸附法求算分维D
• 5.5.3 液体吸附法求算分维D
• 5.6 污泥活性炭处理制药废水
• 5.7 小结
• 6 结论
• 6.1 结论
• 6.2 不足与建议
• 致谢
• 参考文献
• 在攻读硕士学位期间发表的论文