污泥基活性炭的制备、表征及其应用

以城市生活污水厂脱水车间污泥为原料,采用化学活化法(ZnCl2为活化剂)在活化剂浓度为45%、活化温度为600℃、浸渍温度为45℃、活化时间为50min条件下制备污泥基活性炭。对污泥基活性炭进行了孔结构、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、XRD等表征分析。结果表明:该条件下制备出的污泥基活性炭碘吸附值为427.51mg/g,比表面积为329.48m2/g,大孔、中孔、微孔容积分别为0.19,0.12,0.15cm3/g。平均孔径为3.953nm。将其应用于生活污水处理,考察了污泥基活性炭投加量、pH、吸附时间对其吸附性能的影响。     

ZnCl_2/CuCl_2复合活化剂制备污泥活性炭及其分形研究

以污水处理厂剩余污泥为原料,以氯化锌和氯化铜为复合活化剂,采用低温炭化及中温活化方法制备了污泥活性炭。经正交优化得到最佳制备条件为:活化温度为534℃,活化时间为60 min,ZnCl2浓度为3.0 mol/L,CuCl2浓度为0.3 mol/L,碘吸附值达到534.0 mg/g。所得污泥活性炭含有大量微孔,同时也含有部分中孔和大孔,BET比表面积为784.89 m2/g,Langmuir比表面积为1 053.69 m2/g;利用污泥活性炭吸附制药废水,实验结果符合Freundlich方程,由此建立的分形吸附模型证明制备的污泥活性炭具有分形特征,其分形维数越高,则粗糙度越大,碘吸附值越高。     

秸秆污泥基活性炭的制备及吸附H2S的实验研究

以市政污泥和玉米秸秆的混合物为原材料,KOH为活化剂,制备了秸秆污泥基活性炭(AC).实验考察了秸秆与污泥用量比例,以及活化剂用量对秸秆污泥基活性炭物化特性的影响.结果显示,m(污泥)∶m(秸秆)∶m(KOH)为3∶7∶2的条件下,制备的活性炭C372以微孔为主,微孔率达到0.59,比表面积达到369.271 m2·g-1.该活性炭的穿透硫容与饱和硫容均最高,分别为5.82 mg·g-1(以H2S计)和7.00 mg·g-1(以H2S计),活性炭表面内酯基的存在不利于其对硫化氢的吸附.SEM和BET表征分析显示,随着秸秆在污泥中比例的增加,活性炭比表面积增大,对H2S的吸附量提高.活性炭C372具有较好的再生性能,二次再生后其穿透硫容与饱和硫容均能恢复55%以上.     

污泥活性炭的制备及对甲苯吸附性能研究

以城市污水厂脱水污泥为原料,采用ZnCl2化学活化法,通过添加适量锯末(SAC-W)或椰壳(SAC-C)制备出不同污泥活性炭,其比表面积分别为450.3 m2/g和539.4 m2/g,比纯污泥活性炭的比表面积增加了31.63%和57.67%。将污泥活性炭和选用的煤质活性炭(CAC)用于甲苯动态吸附实验,研究不同活性炭的吸附性能。结果表明,在相同的甲苯初始浓度下,平衡吸附量大小顺序为SAC-C>CAC>SAC-W,污泥活性炭表现较好的吸附性能。对污泥活性炭进行理化性能分析,发现中孔和化学吸附作用对吸附量增加有一定贡献。污泥活性炭的吸附平衡与Langmuir方程拟合较好,相关系数R2为0.995。     

磷酸活化纺织固体废弃物制备活性炭及表征

以纺织固体废弃物为原料,磷酸为活化剂,采用一步活化法制备活性炭。采用正交实验研究了磷酸浓度、浸渍时间、活化温度和活化时间对活性炭吸附性能的影响,得到最佳工艺条件,借助氮吸附等温线、BET方程、BJH方程、SEM和FTIR分析了活性炭孔结构和表面化学性质。结果表明:最佳工艺条件为磷酸浓度40%(质量分数)、浸渍时间24h、活化温度500℃、活化时间30min。最佳条件下活性炭碘值为967mg/g,亚甲基蓝值为112mL/g,BET比表面积为1107.51m2/g,总孔容积为1.239cm3/g,中孔容积为1.024cm3/g,中孔占82.65%。活性炭表面具有羟基、羰基、内酯基和多种含磷官能团。     

响应面法优化制备污泥基活性炭

利用响应面法进行试验设计,选定炭化温度、升温速率、炭化停留时间及保护气体流量为影响因素,对利用污水厂二次污泥制备污泥基活性炭的工艺条件进行优化.通过响应面法得到了污泥基活性炭的碘吸附值与4种因素之间的非线性回归方程,确定了制备污泥基活性炭的最优工艺条件为:炭化温度530℃、升温速率17℃·min-1、炭化停留时间22 min、保护气体流量280 m L·min-1.在最优条件下,制备的污泥基活性炭碘吸附值为675.9 mg·g-1,比表面积为639.5 m2·g-1,平均孔径为4.1 nm,中孔孔径为3~5 nm;羧基、内酯基和酚羟基含量分别为1.625、0.125和0.375 mmol·g-1,更适合吸附大分子污染物和金属离子.     

壳聚糖改性污泥活性炭的脱硫脱硝性能

用壳聚糖改性污泥活性炭,测试分析了改性污泥活性炭的脱硫脱硝性能.同时,用N2吸脱附法、电子扫描电镜、傅立叶变换红外光谱及X衍射等技术对改性污泥活性炭进行了表征,研究了改性条件对污泥活性炭脱硫脱硝性能的影响,探讨壳聚糖改性提高污泥活性炭脱硫脱硝性能的机理.结果表明,壳聚糖颗粒物能够较为均匀地分布于污泥活性炭的表面,壳聚糖与污泥活性炭结合良好,孔径也明显减小.壳聚糖与污泥活性炭是通过化学键结合的.改性时间与改性温度均可改变污泥活性炭的BET比表面积和孔容,但改性温度对BET比表面积和孔容的影响更为显著.具有最优孔结构的样品A3的BET比表面积、总孔容及中孔容分别为168.76m·2g-1、0.084cm·3g-1及0.041cm·3g-1.与污泥活性炭相比,改性污泥活性炭的脱硫脱硝性能优于污泥活性炭,这是由于壳聚糖中含氮与含氧官能团,丰富了污泥活性炭表面脱硫脱硝活性基团的种类与数量,利于SO2与NO的吸附氧化;通过适当控制改性条件,也可显著地增加BET比表面积和中孔容,以提高SO2与NO气体的物理吸附,从而提高其脱硫脱硝性能.     

庆大霉素菌渣炭的制备及吸附丙酮气体的性能

以庆大霉素菌渣为原料,通过热重分析考察了化学活化剂-碳酸钾(K2CO3)对菌渣热解过程的影响,确定了菌渣制备活性炭的活化温度范围。借助SEM、BET和FTIR等表征手段,以碘吸附值和BET比表面积为评价指标,通过正交实验确定了庆大霉素菌渣炭的最佳制备条件。以丙酮气体为目标污染物,考察了该菌渣炭对丙酮气体的吸附净化性能,并对其等温吸附过程进行了理论模型探讨。研究结果表明,K2CO3对庆大霉素菌渣低温段的热解起催化作用,而对其高温段的热解则起抑制作用。在最佳工艺条件下(活化比1∶3、活化温度800℃、活化时间1 h),所制得菌渣炭具有良好的微孔和中孔结构,BET比表面积为718.6 m2/g,碘吸附值为1 119.3mg/g。菌渣炭对丙酮气体吸附性能良好,实验条件下的最大饱和吸附量为0.317 g/g,吸附曲线符合Freundlich和Langmuir方程,且后者优于前者。     

污泥活性炭对活性黑KN-B染料的脱色研究

利用城市污水厂二沉池污泥为原料,以0.5mol/LKOH为活化剂,与湿污泥混合直接活化,干化后在600℃条件下,采用水蒸气为活化气和保护气,炭化60min,制得性能良好的污泥活性炭:孔容积为0.19cm3/g,比表面积为737.61m2/g,碘值为879.62mg/g。并进一步将污泥质活性炭应用于活性黑KN-B模拟染料废水的处理,考察了吸附时间、活性炭投加量和pH值等对色度脱除效果的影响,实验结果表明,20℃温度条件下,初始浓度为500mg/L,污泥活性炭的最佳投加量为8mg/L,吸附时间为30min,色度脱除率可达95.7%。     

污泥活性炭的制备及其对染料废水脱色性能的研究

以城市污水厂的剩余污泥为原料,采用化学活化法制备污泥活性炭,对比研究该吸附剂对酸性大红GR和活性红紫X-2R两种不同性质染料的吸附性能,并探讨了其对酸性大红GR的吸附规律.研究结果表明:用污泥活性炭作吸附剂处理浓度均为100 mg/L的上述两种染料废水,在pH值为6、投加污泥活性炭分别为5 g/L和6g/L时,脱色率可达99.89%和94.81%;污泥活性炭对酸性大红GR的吸附规律可用Langmuir方程描述.     

Zero-valent iron doped carbons readily developed from sewage sludge for lead removal from aqueous solution

Low-cost but high-efficiency composites of iron-containing porous carbons were prepared using sewage sludge and ferric salts as raw materials. Unlike previous time- and energy-consuming manufacturing procedures, this study shows that pyrolyzing a mixture of sludge and ferric salt can produce suitable composites for lead adsorption. The specific surface area, the total pore volume and the average pore width of the optimal composite were 321 m²/g, 0.25 cm³/g, and 3.17 nm, respectively. X-ray diffraction analysis indicated that ferric salt favored the formation of metallic iron, while Fourier transform infrared spectroscopy revealed the formation of hydroxyl and carboxylic groups. The result of batch tests indicated that the adsorption capacity of carbons activated with ferric salt could be as high as 128.9 mg/g, while that of carbons without activation was 79.1 mg/g. The new manufacturing procedure used in this study could save at least 19.5 kJ of energy per gram of activated carbon.     

污泥活性炭深度处理焦化废水的试验研究

以污水处理厂剩余污泥为原料、氯化锌为活化剂,制备得到污泥活性炭AC-Z。借助比表面积测定和红外光谱分析表征污泥活性炭的物理化学性质。采用瓶点法静态吸附实验和动态柱吸附实验研究AC-Z对焦化废水生化尾水中COD和色度的去除效果。瓶点法静态试验表明:AC-Z对COD和色度的去除率随着pH的增大而减小,随投加量的增加而增大;AC-Z对COD和色度的吸附为吸热过程,COD的吸附数据符合Langmuir吸附等温方程,303 K时单层最大吸附量为117.65 mg/g;准二级动力学方程可以很好的描述303 K时AC-Z对COD的动力学吸附行为,吸附速率常数为2.55×10-3g(/mg.min)。动态试验表明:吸附流速10 BV/h,污泥吸附剂对COD和色度的去除效果较好,可以达到国家污水综合排放标准一级标准;选择质量分数5%NaOH为脱附剂时,脱附流速为5 BV/h,COD和色度的脱附率分别可以达到94.1%和91.1%以上。     

硫酸—微波法制备污泥活性炭研究

以污水厂剩余污泥为原料,采用微波辐照硫酸活化的方法制备污泥活性炭。微波功率、辐照时间和硫酸浓度对污泥活性炭吸附性能具有显著影响,在最佳工艺条件微波功率500W、微波辐照时间240s、硫酸浓度25%～30%条件下制得的活性炭碘值为476.25mg/g,亚甲基蓝吸附量为12.20mg/g。     

生物污泥对染料的吸附及胞外聚合物的作用

对比研究了4种生物污泥（包括活性污泥、厌氧污泥、干活性污泥、干厌氧污泥）对染料酸性湖蓝A的吸附,并考察了胞外聚合物（EPS）以及外层溶解性胞外聚合物（SEPS）和内层固着性胞外聚合物（BEPS）在此过程中所起的作用．结果表明,4种污泥吸附量与染料平衡浓度之间均既符合Freundlich模型（R²为0.921～0.995）,又符合Langmuir模型（R²为0.958～0.993）,但不符合BET模型（R²为0.07～0.863）．干厌氧污泥对染料酸性湖蓝A的吸附性能最好,干活性污泥的吸附性能最差．从Langmuir等温方程来看,干厌氧污泥的最大吸附量最高,为104 mg/g,其次为厌氧污泥的吸附（86 mg/g）、活性污泥（65 mg/g）,干活性污泥的最大吸附量最低,仅为20 mg/g．EPS的吸附量占整个活性污泥和厌氧污泥的吸附量的比例均大于50%,活性污泥和厌氧污泥对染料酸性湖蓝A的吸附主要是EPS的吸附所贡献. 厌氧污泥吸附染料酸性湖蓝A时, BEPS起主要作用; 而活性污泥吸附时,SEPS起主要作用.对2种污泥而言,SEPS的单位质量吸附量均远大于BEPS的单位质量吸附量, 活性污泥平均为52倍, 厌氧污泥为10倍. 厌氧污泥BEPS的吸附用Langmuir模型拟合,效果最好（R²为0.998 6）．     

污泥基活性炭-甲醇工质对吸附/解吸特性

将市政生物污泥资源转化与吸附制冷能效提升相交叉融合,通过炭素前驱体进行复配、KOH催化炭化及磷酸催化活化相结合的压块炭改进工艺对污泥基活性炭的孔结构进行原位调控,制备了4种新型污泥基活性炭（WNC-4/3/2/1）;对比研究了以污泥炭和甲醇制冷剂为工质对的吸附制冷床的吸附/脱附循环、制冷量及制冷功率变化特性.结果表明： KOH和磷酸浸渍过程可分别促进微孔及中孔结构的发育,WNC-4的总孔、微孔及中孔容积分别达到0.6960,0.1641和0.5319cm³/g.比表面积与孔结构容积水平的同步提升与甲醇制冷剂吸附/脱附量呈良好的相关性（R²>0.90）.基于Langmuir吸附等温模型（R²=0.9939）计算的最大吸附量Q_L^*达到（552.67±23.83）mg/g;基于Sokoda-Suzuki方程计算的40min内的平衡吸附量和脱附量分别为（372.94±9.504）和（412.55±8.309）mg/g.脱附温度为100℃时,WNC-4吸附制冷系统的稳定脱附量、制冷量和制冷功率分别达到（328.81±10.74）mg/g,（300.34±9.81）kJ/kg和（600.68±19.62）kJ/（kg·h）.     

梧桐叶活性炭对不同极性酚类物质的吸附

以梧桐枯叶为原料、磷酸为活化剂制备活性炭,研究了不同浸渍比、活化温度、活化时间对活性炭孔结构和表面化学性质的影响. 通过XRD(X射线衍射)、BET比表面积、红外图谱、XPS(X射线光电子能谱)等对梧桐叶活性炭进行表征,并对其表面零电荷点(pH_pzc)进行了测定,从热力学的角度研究了梧桐叶活性炭对水溶液中不同极性酚类物质的吸附行为. 结果表明,梧桐叶活性炭制备的最佳工艺条件为:浸渍比(质量比)为3∶1,活化温度为450℃,活化时间为2.5h. 浸渍比增大、活化温度升高和活化时间的延长,都有利于增加活性炭表面极性;活性炭的极性表面对酚类物质的吸附有重要影响,梧桐叶活性炭对苯酚、邻硝基苯酚和对硝基苯酚的吸附量分别达到79.2、93.9和95.8mg/g. 热力学研究表明,梧桐叶活性炭对不同极性酚类物质的吸附符合Frenundlich等温吸附方程,并且是一个自发的放热过程,其吸附焓变、吸附熵变、吸附自由能变均小于零.