污泥物理法制备活性炭及其表面改性的研究

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1、摘要鉴于我国城市污水处理厂污泥产生量、处置压力增大等问题，本文以句容市深水水务有限公司的二沉池污泥为原料，利用物理法及其表面改性法制各污泥炭，并将制得的污泥炭应用于二氧化硫的脱除，具有较高的性价比，实现了污泥的资源化利用及以废治废的目的。首先采用物理法制备污泥炭，以亚甲基蓝、碘吸附值作为污泥炭的性能指标，通过正交实验和单因素实验研究了制备污泥炭的优化工艺条件。实验结果表明：炭化温度550℃、炭化时间60min、活化温度800"C、活化时间90min、水蒸气流量159／h，污泥炭亚甲基蓝吸附值为26．37

2、mg／g，碘吸附值为162．14rag／g；玉米芯添加比例为30％，污泥炭的亚甲基蓝吸附值为56．49mg／g，碘吸附值为264．41mg／g，Langmuir吸附等温线模型更能准确地描述亚甲基蓝在污泥炭上的吸附相平衡，动力学数据符合准二级动力学模型。通过化学活化改性法、碱性改性法、负载金属改性法制得了一系列的污泥炭，实验结果表明：采用Ni(N03)2改性污泥炭是最佳的方法，其最佳负载金属比例为10％，碘吸附值为273．56mg／g。其次采用孔径分析仪、扫描电子显微镜、X射线衍射和傅立叶变换红外光谱仪等

3、现代分析技术对物理法、表面改性法制得的污泥炭进行表征，经过分析得出：污泥炭中主要是中孔和大孔结构，镍的化合物在污泥炭表面呈非晶态或无定形状态，污泥炭表面的孔隙结构及种类繁多的官能团或物质使其具有吸附能力和催化作用。最后利用物理法及其表面改性制得的污泥炭对S02的吸附性能进行研究，实验结果表明：Ni(N03)2改性制得的污泥炭在其比表面积变化不大的情况下，脱硫性能得到了明显改善，且其脱硫水平接近于商业炭。本文采用热重分析、傅立叶变换红外光谱分析的方法来研究污泥炭对S02的吸附机理，结果表明污泥炭表面含有结

4、构复杂的多类官能团及一些物质，在脱硫过程中一部分参与了对S02的吸附以及催化氧化反应，还有一部分在吸附过程中转变或分解成其它官能团，而这些官能团的存在可能使污泥炭的吸附能力及催化氧化作用增强。根据实验及表征结果分析了污泥炭表面上的镍离子催化氧化二氧化硫的反应机理。关键词：污泥；活性炭；物理法；表面改性；脱硫AbstractInviewofthefactthatthecitywastewatertreatmentplantsin0111"countryhaveanincmasingoutputofsewa

5、gesludgeandenlargingdisposalpressure，theactivatedcarbonusingsludgeofsecondarysedimentationtankfi'omShenshuiWaterCo．LtdinJurongbythemethodofphysicsandsurfacemodificationisappliedintheremovalofS02，whichisofhighperformancecomparedtocost．Thisprocesscanrealiz

6、eutilizationofsludgeasresourceontheprincipleofsocalledwastecontrolbywasteitself．Firstly,basedontheiodine-adsorbedandmethylene-blue-adsorbedvalueasperformanceindex，theoptimalpreparationconditionsderivedfromindividualfactorexperimentsand‘orthogonaltestsare

7、asfollows：(1)pyrolytictemperature550。C，pyrolytictime60min，activationtemperature800。C，activationtime90min，flowrateofsteam159／h，theiodine-adsorbedandmethylene—blue-adsorbedvalueare162．14mg／gand26．37mg／g，respectively．(2)corncobrelativetosludge30％，theiodine-

8、adsorbedandmethylene—blue-adsorbedvalueare264．4lmg／gand56．49mg／g，respectively．TheLangmuiradsorptionisothermmodelandquasi-second-orderkineticmodelcandescribethemethyleneblueadsorptionprocessandadsorptionequilibriumonsludge—