响应面法优化甘蔗渣-污泥复合活性炭的制备工艺

为了提高污泥活性炭的吸附性能以提升其实际应用价值,提出在污泥中掺杂甘蔗渣制备复合活性炭,并采用Plackett-Burman联用响应面法对影响复合活性炭碘值的条件进行筛选优化。通过Plackett-Burman实验筛选出热解温度、热解时间和甘蔗渣与污泥干重比为主要影响因素,对这3个因素进行Box-Behnken实验,经响应面优化得到影响碘值的二次响应曲面模型,模型显示热解温度与热解时间、热解温度与干重比的交互作用显著,并确定了最佳制备条件:热解温度550℃、热解时间30 min和干重比50%,此时复合活性炭碘值为814 mg/g,优于未优化条件下制备的复合活性炭。通过比表面积、孔结构和碘值的测定以及元素和扫描电镜分析得出,甘蔗渣的掺杂提高了复合活性炭的比表面积、微孔体积、碘值及含碳量。研究结果表明,甘蔗渣掺杂和制备条件优化是提高污泥活性炭吸附性能的有效手段。     

磷酸活化-微波热解法制备污泥吸附剂

以污泥吸附剂的碘值和其对铬的吸附去除效果为考察指标,对制备污泥吸附剂的各种影响因素进行全面考察和分析。结果表明,其最佳制备工艺条件为微波功率550 W,微波辐照时间330 s,磷酸浓度为40%及磷酸与污泥原料的液固比为2∶1,空气氛围中制备的吸附剂SAA的性能要稍优于氮气氛围中制备的吸附剂SAN,但前者的得率稍低于后者,总体来讲,两者相差不大。在实际应用中可简化制备工艺,无需通入保护气体。     

响应面法优化污泥-花生壳共热解工艺条件

以乙酸钾为催化剂,采用外热式反应釜共热解制备污泥-花生壳生物炭,根据Box-Behnken中心组合实验设计原理,在单因素实验的基础上,以热解温度、花生壳添加量、催化剂添加量和热解时间为考察因素,以污泥-花生壳生物炭的碘吸附值为响应值,建立了考察因素和响应值之间的三次多项式模型。回归方程方差分析结果表明:花生壳添加量对生物炭碘吸附值的影响最显著;热解温度和热解时间、催化剂添加量和热解时间之间交互作用影响显著。调整后确定的最佳热解工艺条件为,热解温度375℃,花生壳添加量60%,催化剂添加量5%,热解时间66 min。在最优条件下,制备的生物炭碘吸附值为420.86 mg·g~(-1),比表面积(BET)为12.565 m~2·g~(-1),总孔容为0.028 28 cm~3·g~(-1),平均孔径为4.501 nm。     

微波法制备工业污泥含碳吸附剂及其除铬性能

为实现工业集中区污水处理厂的脱水污泥(简称工业污泥)的废物资源化,以工业污泥为原料,通过氯化锌浸渍微波辐射法制备污泥炭吸附剂,探讨了制备过程中不同制备条件对污泥炭吸附剂吸附性能的影响,并用于吸附重金属离子铬。实验结果表明,除了微波功率、辐照时间等主要影响因素外,过滤条件、搅拌时间和盛放介质等因素也会影响污泥炭吸附剂的吸附性能,确定了工业污泥炭吸附剂的最佳制备条件是微波功率490 W,辐照时间10.0 min,氯化锌溶液浓度40%,搅拌时间24 h等,并且再生前后活性炭对含铬废水均有较好的处理效果;活性炭的投加量为1.0 g/L,Cr(Ⅵ)初始浓度和振荡速率分别为50 mg/L和100 r/min时,最佳除铬条件为pH、温度和吸附时间分别为2、室温(25℃)和1.0 h,在此条件下,Cr(Ⅵ)的去除率为98.5%,TCr的去除率为86.1%,从而为工业污泥的资源化提供了一条新途径。     

牛仔布加工厂印染污泥制备吸附剂的实验研究

基于牛仔布加工印染污泥主要由纤维和浮石组成的特征,研究了以其为原料制备吸附剂的工艺方法,探讨了活化时间等因素对制备吸附剂性能的影响规律。 采用氯化锌（ZnCl₂）化学活化法,在合适工艺条件下,即ZnCl₂浓度35％,浸渍固液比为1∶2,程序升温、热解活化温度500℃,恒温60 min,制备的印染污泥吸附剂收率为73.4％,吸碘值达到630.46 mg/g,对含COD 815 mg/L,色度530倍的印染废水,采用该吸附剂,COD去除率为76.3％,脱色率99.5％,优于商品活性炭的性能。     

污泥-秸秆基活性炭的制备及其对渗滤液COD的吸附

以市政污泥与玉米秸秆为原料,采用化学活化法热解制备污泥-秸秆基活性炭,研究其物化性质、热解动力学特性及对渗滤液中COD的吸附性能。考察吸附剂投加量、吸附时间和溶液p H对COD去除率的影响,并用吸附等温线对吸附数据进行了拟合。结果表明,秸秆比例越高,活性炭的吸附碘值和BET比表面积越大,最大可达663 mg/g和902 m2/g;活性炭表面呈不规则的多孔状;秸秆比例为45%的活性炭在最佳实验条件下对COD的吸附去除率为82%;活性炭对COD的吸附符合Langmuir和Freundlich等温模型。     

微波法污水厂污泥制备活性炭的研究

研究了以污水厂污泥为原料、微波辐照下磷酸活化法制备污泥活性炭的工艺条件,探讨了微波功率、辐照时间以及磷酸浓度对活性炭碘值的影响.结果表明,微波功率480 W、辐照时间315 s、磷酸浓度40%～45%的条件下,制备的污泥活性炭碘值为301 mg/g,总孔孔容是0.37 mL/g,平均孔径8.8 nm,比表面积168 m2/g.将该污泥活性炭用于处理TNT红水,吸附效果良好.     

微波法污水厂污泥制备活性炭的研究

研究了以污水厂污泥为原料、微波辐照下磷酸活化法制备污泥活性炭的工艺条件,探讨了微波功率、辐照时间以及磷酸浓度对活性炭碘值的影响.结果表明,微波功率480 W、辐照时间315 s、磷酸浓度40%～45%的条件下,制备的污泥活性炭碘值为301 mg/g,总孔孔容是0.37 mL/g,平均孔径8.8 nm,比表面积168 m2/g.将该污泥活性炭用于处理TNT红水,吸附效果良好.     

响应面优化污泥-茶渣生物炭的制备

污泥和茶渣都是典型的固体废弃物。将污泥和茶渣制备成生物炭,采用响应面分析(RSM)的方法优化生物炭的制备过程,主要考察温度、茶渣污泥配比和停留时间的影响,以得率和碘值作为评价生物炭的指标。结果表明:影响污泥-茶渣生物炭得率和吸附碘值的因素次序是:制备温度配比停留时间,温度和时间的交互影响较为明显。生物炭制备优化的条件是:制备温度为300℃,配比为0.7,停留时间为1.8 h,模型预测的得率和碘值分别是54.47%和624.07 mg·g~(-1),而实际测定的得率和碘值分别(53.50±0.50)%和(605.72±8.62)mg·g~(-1),生物炭有作为吸附剂的潜力。可见,RSM方法用于优化污泥-茶渣生物炭的制备是可行和合适的。     

微波法制备污泥活性炭研究

采用微波加热法,以污水厂剩余污泥为原料,磷酸为污泥活化剂制备污泥活性炭.微波功率、辐照时间和磷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480 W、辐照时间315 s和磷酸浓度40%条件下制得的活性炭碘值301 mg/g,比表面积168 m2/g,污泥中重金属绝大部分被固化.与传统商品炭相比,污泥炭孔隙结构以中孔为主.利用该活性炭处理城市生活污水处理厂出水,COD去除率可达87%以上,污泥炭的吸附等温线用Langmuir等温吸附模型进行描述.     

响应面中心组合设计法优化制备载磁活性炭

采用浸渍-碱性微波法制备载磁粉末活性炭。基于单因素实验,选定制备过程影响较显著的3个因素∶铁盐比例(n(Fe3+)∶n(Fe2+))、微波功率、微波时间,分别以碘吸附值和饱和磁化强度为响应值,通过中心组合设计及响应面分析优化制备条件。利用Design-Expert软件联合分析2个响应值的回归模型,优化得出载磁活性炭制备条件:铁盐比为1.4,微波时间为2 min,微波功率为625 W。通过对比测试不同优化条件下载磁活性炭的孔结构和磁性能,验证了优化过程的可靠性。     

氯化锌法改性小麦秸秆制备生物碳质吸附剂及其对磷酸根的吸附效果

为实现农作物秸秆资源化,解决水体富营养化问题,将小麦秸秆化学改性成一种可以有效吸附水体中磷酸根的生物碳质吸附剂,重点考察了氯化锌法改性小麦秸秆制备生物碳质吸附剂的最佳工艺条件以及产品对水体中磷酸根的去除效果。结果表明,当氯化锌溶液质量浓度为250 g/L、浸渍比为2.2∶1、活化温度为600℃、活化时间为45 min时,所得的小麦秸秆生物碳质吸附剂的得率为37.85%,对磷酸根的去除率为99.33%。     

磷酸活化-微波热解改性污泥对镉的吸附性能

以城市污水处理厂剩余污泥为原料,利用磷酸活化-微波热解制取改性污泥。以此污泥作为吸附剂,对含Cd2+废水进行了吸附实验研究。考察了溶液反应时间、Cd2+浓度、pH值和吸附剂用量对镉吸附去除效果的影响;利用等温吸附实验作出吸附等温线,并考察了改性污泥吸附剂吸附Cd2+的动力学方程。实验结果表明,改性污泥对Cd2+有良好的吸附性能,吸附最佳pH值为6.0,吸附较好地符合一级动力学吸附模型和Langmuir-Freundlich等温吸附方程,吸附为物理吸附,吸附反应发生12 h后达到吸附平衡。     

基于响应曲面法优化生物质污泥活性炭的制备方法

针对传统技术制备污泥活性炭的比表面积不高、吸附值低等不足,通过在污泥中添加核桃壳以改善污泥原料缺陷,研究了活化剂种类、核桃壳加量、活化温度、活化时间、活化剂浓度及浸渍比等影响活性炭吸附能力的制备条件。在优化后的条件下制备出了高吸附性能的生物质污泥复合活性炭。结果表明:选择氯化锌作为活化剂,核桃壳加量20%、活化温度500℃、活化时间60 min、活化剂浓度2.5 mol·L-1、浸渍比1∶2.5为最优化制备条件。制备出的生物质污泥复合活性炭碘吸附值为574.11 mg·g-1,产率为43.93%。     

响应曲面法优化微波诱导载铜活性炭处理焦化废水

以焦化废水好氧池出水为研究对象,采用微波诱导载铜活性炭深度处理焦化废水。在单因素实验的基础上,以焦化废水COD去除率为评价指标,微波功率、微波时间、催化剂用量为考察因素,采用Box-Behnken响应曲面法考察各影响因素的单独作用及交互作用对焦化废水COD去除率的影响,建立数学模型。通过响应曲面分析可知,微波功率、时间、催化剂用量以及微波功率与微波时间的交互作用对COD去除率均有显著影响,模型预测最佳工艺条件为微波功率550 W,微波时间5 min,催化剂用量20 g·L~(-1),COD去除率为84.23%,在该条件下通过两次验证实验得出结果平均值为82.63%,预测值与测定值相对误差为1.90%,两者具有较好的一致性。     

微波功率、辐射时间及污泥量对污泥微波干燥效能的综合影响研究

通过正交实验探讨了微波功率、辐射时间及污泥量对污泥微波干燥效能的综合影响研究,实验结果表明:在微波功率为140～580 W,辐射时间为5～20 min,污泥量为200～350 g的实验条件下,微波功率、辐射时间及两者之间的交互作用对污泥微波干燥效能影响高度显著,污泥量影响不显著;并得出微波功率、辐射时间对污泥含水率综合影响的定量正交回归方程。     

微波-过氧乙酸联合作用处理剩余污泥的研究

采用微波-过氧乙酸(PAA)联合作用处理剩余污泥,考察了微波辐照时间、微波功率、PAA投加量对剩余污泥分解效果的影响.同时以单独微波作用为对比,考察了微波-PAA联合作用下剩余污泥性质的变化.结果表明,当微波功率为600 W,PAA投加量为0.24 g/g(以干质量SS计)时,微波辐照60 s后剩余污泥分解率可达35%...     

污泥-秸秆活性炭制备过程热化学分析

以市政污泥和玉米秸秆为原料,氯化锌为活化剂制备活性炭,采用BET、TG/DTG和DTA等方法对其性能进行分析。结果表明,秸秆添加量(质量比)为30%时活性炭吸附效果最好,热解分为水分析出、挥发分析出和终态稳定3个阶段,热解过程为放热反应,热解1 kg干基原料(秸秆质量比为30%)得到热解气、热解液和残炭的能量分别为1 880.49kJ、8 354.22 kJ、2 301.84 kJ,剩余能量为11 502.53 kJ。     

响应面分析法优化造纸污泥吸附剂除磷工艺

以造纸厂废水污泥为原料,采用微波加热法制备造纸污泥吸附剂。利用制备的造纸污泥吸附剂对模拟含磷废水进行了吸附研究,探讨了吸附时间、投加量、pH值、转速和温度等因素对除磷效果的影响,并采用响应面设计法优化吸附工艺条件。结果表明,获得了最佳除磷工艺条件为吸附时间97 min,投加量6.9 g/L,pH=6,转速200 r/min,温度30℃,在此条件下磷的去除率可达99%以上。因此,造纸污泥吸附剂对磷的吸附效果良好,具有重要的实际应用价值。     

响应曲面法对污泥热解剩余半焦吸附水中刚果红的优化

为了实现市政脱水污泥的资源化,以污泥快速热解制备富氢燃气剩余半焦作为吸附材料,对刚果红(CR)模拟染料废水进行了吸附研究。采用响应曲面法的Box-Behnken实验设计原理探究了吸附剂投加量、CR初始浓度、温度和溶液pH对CR去除率的影响,并分析了剩余半焦对CR的吸附机理。结果表明:各因素对CR去除率的影响顺序为吸附剂投加量CR初始浓度溶液pH温度;最佳吸附条件下CR的去除率为98.97%,与预测值(99.61%)基本吻合;由交互作用响应曲面分析结果得出,适当的增加吸附剂投加量,降低CR初始浓度和溶液pH均有助于提高CR的去除率;污泥热解剩余半焦的XRD和FT-IR表征结果显示,其主要成分为含硅无机物,BET结果显示孔隙结构发达,可提供较多的吸附位点;吸附CR后,没有新的官能团产生,表明剩余半焦对CR的吸附主要为物理吸附。