磁性污泥-花生殼基復(fù)合活性炭的制備及其吸附性能研究.pdf

1、由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城鎮(zhèn)污水處理廠的增加，污泥的產(chǎn)量也在急劇增加。目前我國(guó)未得到穩(wěn)定化處理的污泥達(dá)到總產(chǎn)量的80％，從而導(dǎo)致了日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問題?；钚蕴孔鳛橐环N吸附能力的吸附材料，在環(huán)境保護(hù)、交通、工業(yè)生產(chǎn)、食品生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域得到廣泛的使用。利用污泥制備活性炭，不僅有利于解決污泥處理處置這一大環(huán)境難題，而且也實(shí)現(xiàn)了污泥的資源化利用，已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。
　　鑒于污泥基活性炭比表面積小、含碳量低、灰分高等缺陷

2、，本論文將另一種固體廢棄物花生殼摻雜到污泥中，通過一步法制備出磁性污泥-花生殼基復(fù)合活性炭;并研究了所制復(fù)合活性炭對(duì)2種偶氮染料甲基橙和活性艷紅K-2BP的吸附特性，并探討了2種染料的吸附機(jī)理。本論文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)磁性污泥-花生殼基復(fù)合活性炭的制備
　　以污水處理廠污泥和廢棄花生殼兩種固體廢棄物為原材料，以碳酸鉀(K2CO3)為活化劑，四氧化三鐵(Fe3O4)為賦磁劑，通過調(diào)整原料配比，K2CO3與F

3、e3O4的用量，活化溫度與時(shí)間等因素，優(yōu)化了一步法制備復(fù)合活性炭的工藝條件。研究結(jié)果表明:原料5g（其中污泥含量65％），K2CO3用量1.5g，F(xiàn)e3O4用量為0.5g，活化溫度750℃，活化時(shí)間1h，所制備的復(fù)合活性炭碘值和亞甲基藍(lán)值達(dá)到最大，分別為630.24mg/g和370.35mg/g。
　　(2)磁性污泥-花生殼基復(fù)合活性炭的表征
　　利用掃描電鏡(SEM)、比表面積和孔徑分布、X射線衍射(XRD)、傅里葉紅外光

4、譜(FT-IR)、Bohem滴定法、飽和磁強(qiáng)度等分別對(duì)復(fù)合活性炭的表面形態(tài)、孔洞、物相、表面官能團(tuán)和磁性進(jìn)行了表征。分析結(jié)果表明:所制備復(fù)合活性炭結(jié)構(gòu)較蓬松，多孔結(jié)構(gòu)較豐富，BET比表面積達(dá)到665.477（m2/g），總孔容為0.3617(cm3/g)，平均孔徑為2.306nm。其表面分布著羧基、羥基、酚羥基、內(nèi)酯基等酸性官能團(tuán)，其總量為1.5358（mmol/g）。添加的Fe3O4最終轉(zhuǎn)化為碳化鐵，其飽和磁強(qiáng)度為5.28 Am2/k

5、g，在外加磁場(chǎng)下能實(shí)現(xiàn)磁分離。
　　(3)研究磁性污泥-花生殼基復(fù)合活性炭對(duì)甲基橙和活性艷紅K-2BP的吸附特性
　　以2種偶氮染料為吸附質(zhì)，自制的復(fù)合活性炭為吸附劑，研究了溶液pH、吸附時(shí)間、溶液初始濃度、吸附劑投加量、反應(yīng)溫度等因素對(duì)吸附效果的影響，并通過兩種模型如動(dòng)力學(xué)模型和熱力學(xué)模型，探討了2種偶氮染料吸附機(jī)理。結(jié)果表明:
　　(a)在實(shí)驗(yàn)pH值為5～12時(shí)，pH對(duì)復(fù)合活性炭吸附甲基橙幾乎沒有任何影響。吸附時(shí)間

6、、甲基橙初始濃度和反應(yīng)溫度與吸附量之間表現(xiàn)為正相關(guān)，而吸附劑投加量與吸附量則表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)，在2h時(shí)吸附達(dá)到了平衡狀態(tài)。復(fù)合活性炭吸附甲基橙的吸附行為可以用準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型和Langmuir模型進(jìn)行準(zhǔn)確的描述，在40℃時(shí)，復(fù)合活性炭吸附單層飽和吸附量為216.83mg/g。
　　(b)隨溶液pH從2增加到9，活性艷紅K-2BP的去除率先迅速減少然后趨于平衡。吸附時(shí)間、活性艷紅K-2BP初始濃度和反應(yīng)溫度與吸附量表現(xiàn)為正相關(guān)關(guān)系，而吸