活性炭污泥吸附剂的制备研究

以城市污水厂的剩余污泥为原料,采用不同活化方法制备活性炭吸附剂,并对影响活化产物吸附性能的因素进行了研究.结果表明,化学活化法制备的活性炭污泥吸附剂性能较好,其最佳制备条件为:活化剂ZnCl2与H2SO4的浓度均为5mol·1-1(ZnCl2与H2SO4的复配比例为2:1),活化温度550℃,固液比1:2.5,活化时间2h.活性炭污泥吸附剂的碘吸附值为488.02mg·g-1,收率为86.6%,与商品颗粒活性炭对比,活性炭污泥吸附剂的比表面积为144.47m2·g-1,孔径分布比较宽,以过渡孔结构为主,电镜分析结果与之吻合,金属元素含量较高.     

改性污泥活性炭对苯乙烯的吸附

以城市污泥为原料制备活性炭,对其进行改性,研究了改性前后的比表面积、表面酸碱基团、对苯乙烯的静态吸附容量、吸附穿透曲线、脱附活化能等吸附性能.结果表明,硫酸铜溶液浸渍改性后可使污泥活性炭比表面积明显提高,其中0.1 mol.L-1硫酸铜溶液浸渍改性的污泥活性炭较改性前的比表面积提高了32%(达704.7 m.2g-1).硫酸铝溶液和硫酸铜溶液浸渍改性可以使污泥活性炭表面酸性基团含量提高、表面碱性基团含量减少;对苯乙烯的静态吸附容量提高到改性前的两倍以上(分别达211.4 mg.g-1和178.8 mg.g-1)、对苯乙烯的动态吸附穿透时间由2 min提高到10 min以上、脱附活化能由2.94 kJ.mol-1提高到6 kJ.mol-1以上.改性后活性污泥炭的吸附性能得到明显提高.     

碳酸氢钾活化制备水稻秸秆炭孔结构的影响因素及吸附性能

以水稻秸秆为原料,KHCO_3为活化剂,制备水稻秸秆基活性炭.采用L_9(3~3)_3因素3水平正交实验,探讨制备的实验方案与工艺条件;分析了浸渍比、活化温度、活化时间在3个不同水平下,对水稻秸秆基微孔、中孔活性炭形成的影响.结果表明,活化温度对中孔的形成影响最大,浸渍比对微孔的形成影响最大;活化温度900℃、活化时间1.5 h、浸渍比1∶6的工艺条件适宜中孔的形成,活化温度800℃、活化时间0.5 h、浸渍比1∶6的工艺条件适宜微孔的形成.亚甲基蓝吸附实验表明,水稻秸秆基活性炭对亚甲基蓝的吸附主要受中孔孔容大小影响;Redlich-Peterson方程能较好地描述等温吸附行为,既有单分子层吸附,也有多分子层吸附.     

活性炭辅助微波热解污泥反应条件的试验研究

针对微波不能直接实现原污水污泥高温热解的问题,采用活性炭作为微波能吸收物质辅助污泥热解。对影响污泥热解效能的3个主要因素：污泥样品量、活性炭掺杂量和微波辐射功率,各做了3个水平的考察,得到了试验条件下的最优方案：污泥样品量30g、活性炭掺杂量6g、微波辐射功率1200W。结果表明：在最优试验方案下,污泥能在7min内升至920℃的高温,实现污泥快速、高效热解。通过分析3个因素对污泥热解效能的影响,进一步对最优试验方案下的固体产物吸收微波的性能及用其作为掺杂物辅助微波热解污水污泥的可行性进行了研究,结果表明：固体残渣吸收微波性能良好,可以代替活性炭作为更经济、高效的污泥微波热解辅助材料。     

模板法合成介孔硅酸钙及其对重金属离子的吸附性能

以硝酸钙和硅酸钠为原料,采用模板法制备了介孔硅酸钙.探讨了不同模板剂(十二烷基磺酸钠、十六烷基三甲溴化铵、P123和十六烷基三甲溴化铵-四甲基氢氧化胺)对介孔硅酸钙孔径和表面形貌的影响,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、BET表面分析和红外光谱(FT-IR)等对其结构进行了表征,考察其对含Pb~(2+)和Cu~(2+)模拟废水的吸附性能和解吸再生性能,并与活性炭的吸附性能进行比较.结果表明,采用十六烷基三甲溴化铵模板剂为模板合成的硅酸钙具有介孔结构,为狭缝孔,孔径主要介于4—50 nm之间,比表面积达158.13 m~2·g~(-1);在298 K下,对Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附容量分别为1.833 mmol·g-1和6.557 mmol·g-1,远比在相同吸附条件下活性炭的吸附容量高.介孔硅酸钙吸附重金属离子为放热反应,主要是表面羟基与重金属离子间配位化学作用.经过5次洗脱再生,对Pb~(2+)的平衡吸附量和吸附率仅分别降低了0.102 mmol·g-1和4.2%,表明其具有优良的吸附/再生性能,有望成为优良的重金属离子吸附材料.     

硝酸改性活性炭对渗滤液中小分子有机物的吸附性能

以硝酸为改性剂,分别采用浸渍和浸渍-高温热处理方法对活性炭进行了改性.低温氮吸附结果表明,活性炭表面积和微孔体积在浸渍后都变小,再经过高温热处理后则都变大.酸碱滴定显示,改性后活性炭表面酸性都增大,其中浸渍的酸性最大.对填埋场渗滤液中小分子有机物进行了等温线和动力学吸附实验,结果发现改性后活性炭对有机物的吸附量增加;硝酸浸渍活性炭吸附速率降低,而浸渍-高温热处理则使吸附速率明显加快.针对渗滤液中小分子有机物,硝酸浸渍-高温热处理的活性炭吸附效果最好,吸附量最大,吸附速率最快.     

硅基微/介孔材料吸附二硫化碳(CS_2)的性能

以聚甲基含氢硅氧烷(PMHS)和正硅酸乙酯(TEOS)为原料,在不同的PMHS:TEOS质量比条件下合成了一系列具有微/介孔硅基材料.N2吸/脱附表征显示该材料具有微/介孔双孔分布的结构特征和较高的比表面积,并且随着PMHS:TEOS质量比的变化而变化.其中,当PMHS:TEOS质量比为1:3时硅基微/介孔材料具有最大的比表面积,达到783m·2g-1.XRD表征结果显示,该材料是无定形材料.材料对二硫化碳(CS2)的吸附性能的研究结果表明,PMHS:TEOS质量比为1:3合成的硅基微/介孔材料对CS2的吸附量最大,静态吸附量达到762.76mg·g-1,动态吸附穿透时间达到35min.再生实验表明材料再生性良好,可重复使用。     

负载镍和酸改性活性炭脱硫影响因素

钢铁企业烧结烟气温度低且具有多污染物排放特点。活性炭(AC)是一种具有丰富孔隙结构和巨大比表面积的碳质吸附材料,且负载镍活性炭有较好的低温脱硫性能。为深入探究酸改性后负载镍活性炭用于钢铁企业烧结烟气低温脱硫的可行性,采用硝酸对椰壳活性炭进行改性并负载镍,模拟烧结烟气开展了反应温度和改性条件对活性炭脱硫影响研究,通过扫描电子显微镜(SEM)、比表面积测定(BET)、X射线衍射(XRD)和傅里叶转换红外光谱(FT-IR)对炭基和载镍活性炭进行表征。分析表明:Ni负载量为1%时,活性炭具有最佳脱硫能力;负载1%镍的硝酸改性活性炭(1Ni/NAC)最佳脱硫反应温度为60℃;AC载体经硝酸处理后脱硫性能得以提高。活性炭经硝酸处理后仍然保留丰富的多孔结构,比表面积、微孔容积和总孔容积均有所增加,酸改性可去除部分杂质以改善Ni的分散度,活性炭表面的酸性含氧官能团也有所增加。研究成果可为活性炭治理钢铁企业烧结烟气多污染物提供借鉴。     

富磷污泥生物炭去除水中Pb(Ⅱ)的特性研究

以城市污水厂富磷剩余污泥为研究对象,考察高温热解制备生物炭吸附剂对水中Pb(Ⅱ)的去除效果.研究表明,随着热解温度升高,制备的生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附能力增强;在相同热解温度下,生污泥生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附能力比消化污泥生物炭大.采用700℃热解1 h制备生污泥生物炭以研究对Pb(Ⅱ)吸附的影响因素,结果显示:吸附180 min达到吸附平衡;富磷污泥生物炭对Pb(Ⅱ)的去除率随pH增加而升高;生物炭投加量增加,对Pb(Ⅱ)去除率上升,而单位吸附容量迅速减小.污泥生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附符合准二级反应动力学,Langmuir模型比Freundlich模型能更好地拟合等温吸附线.在pH 5.0、吸附时间3 h、生物炭投加量20 g.L-1条件下,对Pb(Ⅱ)的最大吸附量为34.5 mg.g-1,表明富磷污泥生物炭可以作为一种廉价的吸附剂.     

磷酸活化活性炭对Cu2+的吸附特征研究

寻求廉价而高效的吸附材料为目的,研究向日葵秸杆基活性炭对铜离子的吸附性能。以向日葵秸秆为原料,经H3PO4活化制备活性炭,通过静态实验研究了其对水溶液中Cu2+的吸附特性,考察了溶液pH值、吸附温度和离子强度对吸附的影响,探讨了吸附热力学、动力学和吸附机理。结果表明:溶液pH值为5～6时活性炭对Cu2+的去除效果最好;向50 mL 170 mg·L-1的溶液中加入0.5 g活性炭,温度为45℃、吸附时间为1 h时,对Cu2+的去除率可达98.3%;Langmuir方程能更好地描述Cu2+在活性炭上的等温吸附特征,静态吸附容量可达41.03 mg·g-1;吸附过程符合拟二级动力学过程,且为吸热的化学吸附过程,膜扩散为速率控制步骤,离子交换可能在吸附过程中起了重要作用。