污泥基活性炭的制备及其对重金属铅吸附特性研究

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污泥是污水处理后的主要副产物之一，含有大量的细菌、寄生虫以及重金属等有害物质，而且常伴有臭味，将其任意堆放或处理不当，都可能造成二次污染。然而污泥又含有有机质、以及大量的氮、磷、钾等植物营养元素，可以被人们所利用。利用污泥热解制备活性炭的工艺来处理污泥有众多优点，首先该工艺是大量地处理污泥的一种有效方法，其次其可以通过较低成本的热解与活化使得污泥成为一种较优质的吸附剂，最后制得的吸附剂又可以对污水中的污染物质进行吸附，达到“以污治污”的效果。因此其应用前景广阔。本文以城市生活污泥为原料，在固定床热解活化装置上采用先热解制焦炭，后活化制活性炭（即“两步法”）。对于不同热解温度下制得的污泥焦炭进行孔隙结构分析和傅立叶红外光谱等测试进行表征最终确定出热解温度为700℃；为制备出高品质污泥活性炭，本文分别选用氢氧化钾、乙酸钾以及二氧化碳作为活化剂，对于不同活化条件下制得的污泥基活性炭进行孔隙结构分析、傅立叶红外光谱、X射线衍射等测试以表征其理化特性，结果发现不同活化条件对于产物的孔隙结构影响较大，以氢氧化钾活化的污泥基活性炭，在活化温度为700℃，活化比例为2:1时，孔隙结构最优，比表面积最高可达907.95m2/g。确定不同活化剂活化的最优工艺后，对于不同污泥基活性炭进行对含铅离子溶液的吸附实验，考察了最优制备条件中活化温度及活化比例对吸附铅离子的影响，并对其吸附过程进行了等温吸附及吸附动力学方程的拟合。实验结果表明，氢氧化钾活化后的污泥活性炭吸附铅离子具有良好的吸附性能，在初始浓度为200mg/L时最大吸附量可达35.81mg/g,而乙酸钾活化的污泥活性炭以及二氧化碳活化的污泥活性炭最大铅吸附量分别为26.47mg/g以及16.14mg/g。三种污泥活性炭的吸附过程符合Langmuir和Freundlich吸附等温方程，而吸附动力学更符合准二级动力学方程。

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作者
张俊杰;
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作者单位

华中科技大学;

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授予单位华中科技大学;
学科动力工程
授予学位硕士
导师姓名邵敬爱,张世红;
年度 2018
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类环境监测;环境质量评价与环境监测;
关键词
污泥; 活性炭; 制备; 重金属铅; 吸附;

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