污泥基多孔吸附材料对SO_2吸附机理研究

利用城市污水生物法处理产生的剩余污泥通过热解制备的吸附材料对低浓度SO2进行吸附研究,采用热分析的结合滴定的方法研究了对SO2的吸附机理。研究表明,水存在的情况下,化学吸附占有主导地位,没有水存在的情况下,物理吸附与化学吸附应该同时存在。结合TG-DTG曲线和吸附SO2后的TG-DTG曲线及DTA曲线,可以发现,曲线的失重情况明显不同,吸附SO2后的失重经历的阶段都要多些,这也充分的说明了在吸附SO2后有了新的物质的生成,生成的物质主要是硫酸盐类的物质。SO2首先扩散到污泥衍生吸附材料的孔隙中,进行物理吸附,物理吸附的SO2经过材料中的炭及金属物质的催化被氧化成SO3,由于有水的存在,SO3就和水发生反应生成硫酸,生成的硫酸可以进一步与材料中的氧化物进行反应生成硫酸盐或者亚硫酸盐。     

电镀污泥水热利用技术研究

采用连续式水热设备处理电镀污泥并进行重金属的分离纯化,试验研究了水热条件对污泥破解效果的影响.结果表明:每100g污泥加入150mL20%的硫酸溶液,反应温度为250℃,压力为7MPa,反应时间为8min时,电镀污泥毒性降低至一般固体废弃物标准.重金属分离纯化工艺研究表明:硫化沉铜的沉铜剂加入量为理论量的1.25倍,pH=2.0,反应温度为80℃时,沉铜率达98.1%;萃取除锌的有机相浓度为30%,O/A=2,萃取平衡时间为4min时,锌的萃取率达到94%以上;0.50倍理论用量的碳酸钙可有效促进铬镍的富集,铬的回收率达到92%以上,镍的回收率达到88%以上.     

市政污泥生物碳对重金属的吸附特性

采用市政污泥在300℃缺氧条件下制得污泥生物碳,研究了污泥生物碳添加量、溶液pH及吸附反应时间对溶液中Pb2+、Cu2+、Zn2+吸附效果的影响,并分析了各因素影响机制及污泥生物碳对重金属的吸附机理. 结果表明,污泥生物碳对溶液中重金属的去除率与重金属水合离子半径呈负相关,随着污泥生物碳添加量的增加,溶液中重金属的去除率不断增加,但单位吸附量总体上呈下降趋势. 重金属吸附量随溶液pH的增加而增大,当溶液初始pH为6.00时,污泥生物碳对溶液中Pb2+、Cu2+和Zn2+的吸附量最大,分别达42.941、25.769和12.484mg/g. 伪二级动力学方程可有效描述溶液中重金属离子在生物碳上的吸附过程,重金属在污泥生物碳表面的吸附主要受化学反应控制,Pb2+、Cu2+和Zn2+的平衡吸附量分别为39.747、6.849和10.004mg/g,达到吸附平衡的时间为Pb2+＞Zn2+＞Cu2+.      

污泥基碳吸附材料的制备及其吸附性能研究进展

随着城市污水处理厂的大规模兴建和运营,大量剩余污泥的产生给水处理行业和环境保护带来巨大压力,污泥安全处置与资源化利用成为环保领域的热点问题。高温热解碳化剩余污泥制备污泥基活性炭材料是污泥资源化研究的重要方向之一,可实现污泥安全处置及环境修复的双重目的。目前主要的制备方法包括直接碳化法、化学活化法、催化活化法、添加碳源法等。通过概述各种制备方法的特点及产品性质,针对污泥基活性炭材料在水相中对有机污染物及重金属的吸附性能及其机理进行了分析,提出了污泥热解制备活性炭材料未来研究的主要方向,并从能源回收,特种行业污泥、废物资源化利用角度,对城市污水处理厂剩余污泥热解处置进行了展望。     

改性污泥基生物炭的性质与重金属吸附效果

为提高污泥基生物炭在高钙溶液体系中对重金属阳离子的吸附能力,将Fe₂O₃、MnO₂、ZnO与市政污泥以质量比1 ∶10（以过渡金属元素质量计）混合共热解,制备改性生物炭;表征改性生物炭的组成、官能团分布和表面性质,考察其对典型重金属阳离子Cd²⁺的吸附效果.过渡金属氧化物可促进污泥的热解,改性生物炭的H/C原子比均低于0.31,碳链裂解脱氢更彻底.改性生物炭中Fe、Mn保留较好,分别主要以单质和氧化物形态存在;而Zn流失较多.改性生物炭中的孔隙以介孔为主,平均孔径约3.8 nm,比表面积在50 m²·g^-1以上.初始浓度约200 mg·L^-1的Cd²⁺溶液中,Ca²⁺初始浓度从0 mg·L^-1升高到约200 mg·L^-1,Fe改性生物炭对Cd²⁺的吸附容量从43.17 mg·g^-1降至27.88 mg·g^-1,但仍较未改性生物炭高10 mg·g^-1以上,在含钙溶液体系中表现出了对Cd²⁺更强的吸附性能.Fe₂O₃较MnO₂和ZnO对市政污泥基生物炭吸附重金属的强化效果更好.     

污泥生物炭制备吸附陶粒

以城市污泥热解产生的生物炭(BC)与高岭土(KL)为原料制备吸附陶粒(SKC),研究其对环丙沙星(CIP)的吸脱附性能,开展吸附动力学和等温吸附特性研究,结合形貌、孔结构、物相组成、表面电位探讨其吸附机制,利用TCLP法研究重金属浸出特征.结果表明BC与KL以6∶4的质量比混合造粒,经1 050℃烧结5 min得到的SKC对CIP有明显的吸附效果,去除率达65.34%;SKC对CIP的吸附符合二级动力学模型,在不同质量浓度下的吸附特性适用于Freundlich等温吸附模型,吸附过程同时存在物理和化学吸附.SKC具有良好的孔隙结构,物相组成以硅铝氧化物、铁氧化物和金属磷酸盐为主,既能降低重金属的浸出毒性又具有良好的CIP吸附去除效果,有望为处理废水中高浓度CIP提供一种低成本可回收的吸附材料,也为BC的规模化安全利用提供了新思路.     

污泥基生物炭对垃圾渗滤液的吸附性能研究

以城镇污水处理厂剩余污泥为原料制备生物炭,研究了其对垃圾渗滤液中污染物吸附性能,旨在探索市政污泥综合利用方法和"以废治废"的治理技术途径。结果表明:当生物炭投加量为20 g/L时,垃圾渗滤液的COD和TP去除效果最佳,去除率分别为36.76%和78.36%,NH_4~+-N去除率随生物炭投加量增加而增加;上述三者不同污染物去除的最佳反应接触时间分别为50 min、30 min和≥2 h;生物炭对重金属离子的吸附机理主要表现为离子交换作用。     

温和水热法合成钛酸盐纳米管及其对水中重金属离子的吸附研究

采用温和水热法一步快速合成了钛酸盐纳米管(TNTs),并应用于对水中重金属离子Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的吸附.通过选择纳米级锐钛矿替代P25型二氧化钛作为反应原材料,成功将水热反应时间从72 h缩短至6 h.TEM,XRD和FT-IR等表征证实了新合成材料的为管状钛酸盐结构.TNTs对3种重金属离子的吸附动力学均符合准二级动力学方程,吸附等温线均符合Langmuir模型,且对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的理论最大吸附量分别高达525.58、214.41和69.65 mg·g~(-1).p H=5时,吸附动力学实验表明对于初始浓度分别为200、100和50 mg·L~(-1)的Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ),在TNTs上的平衡吸附量分别为513.04、212.46和66.35 mg·g~(-1),吸附性能优于传统吸附材料.合成的TNTs结构为三联的[Ti O6]八面体骨架和层间H+/Na+,其吸附机理为金属阳离子与TNTs层间Na+的离子交换.同时,共存离子对吸附的影响实验表明TNTs对重金属离子的吸附存在选择性,即使在较高的共存离子浓度下(10 mmol·L~(-1))TNTs对目标重金属离子的吸附性能依然优异.该研究提供了一种应用钛酸纳米材料高效去除水体重金属离子的方法.     

改性城市污泥水热炭对铜和镉的吸附实验

水热碳化作为废弃生物质资源化利用的新兴工艺技术,可弥补我国城市污泥资源化处理方式的不足。实验研究了反应温度和时间对污泥水热产物性质的影响,并探究了水热炭通过KOH改性后对溶液重金属的吸附性能。结果表明:提高温度和延长时间有利于提升水热炭稳定程度与吸附性能;综合考量吸附效果与制备成本,确定水热碳化反应温度220℃和反应时间1 h为最佳反应条件;水热炭活化后对溶液中铜和镉的吸附性能良好,饱和吸附量分别达到49. 89,52. 04 mg/g,吸附过程可用Lagergren伪二级动力学模型和Langmuir/Freundlich吸附等温模型进行较好地拟合。     

不同粒径污泥生物质炭对水体中Zn污染的吸附效应研究

为了探究3种不同粒径的污泥生物质炭(S1:大粒径 0.165 mm;S2:中粒径为0.025～0.165 mm;S3:小粒径0.025 mm)对Zn的吸附效率和固化稳定的机理,以此为污泥生物质炭在水污染控制方面的应用提供科学依据.利用实验室模拟法,研究不同反应时间、溶液初始pH和重金属浓度对生物炭吸附效果的影响,并运用四步萃取法分析生物炭上Zn的吸附形态.结果表明:①生物炭在4 h左右达到吸附平衡,吸附率呈先增加后平缓的趋势,最终吸附量S1S2S3;②溶液初始浓度为0～2 mmol·L~(-1)时Zn~(2+)的吸附量呈线性增长趋势,但随溶液浓度超过2 mmol·L~(-1)时吸附量开始趋于饱和;③3种不同粒径生物炭的水溶性组分Zn分别占总萃取量的1.70%、5.02%和7.47%,可交换态组分分别占25.27%、32.35%和27.29%,酸溶性组分分别占35.06%、38.63%和27.90%,非生物利用组分分别占37.97%、24.00%和37.34%.④污泥生物质炭的动力学吸附特征更符合准二级动力学吸附模型,单位质量的污泥生物质炭粒径越小吸附量越大;⑤污泥生物质炭的等温吸附特征更符合Langmuir模型,小粒径的生物质炭最大吸附量最优;⑥在酸性条件下随着pH的上升污泥生物质炭的吸附率在逐渐增加,碱性条件下吸附率的增加可能是形成锌的络合物沉淀导致的;⑦Zn的吸附形态以酸溶性和非生物利用态为主,水溶性占比较小.污泥生物质炭对Zn的吸附以化学吸附为主,S1吸附的Zn酸溶性组分和非生物利用组分占比最大,吸附效果较为稳定.     

水基钻井废泥浆及钻屑制备多孔吸附滤料工艺研究

介绍了水基钻井废泥浆制备多孔吸附滤料的资源化利用工艺,主要涉及废泥浆的脱稳控水优化工艺研究,水基钻井废泥浆及钻屑热烘、粉碎工艺研究,多孔材料制备优化工艺配方研究等方面,得到制备多孔吸附滤料的优化配方及工艺。     

3种典型多孔高温改性固废材料对磺胺二甲嘧啶的吸附特性

以畜禽粪便、农作物秸秆和采煤废弃物这3种典型多孔固体废料为原料,用低氧控温炭化法制成牛粪炭和秸秆炭以及用煅烧后的煤矸石炭对磺胺二甲嘧啶(SMZ)进行批处理吸附实验.通过吸附动力学和等温吸附平衡研究牛粪炭、秸秆炭和煤矸石炭对SMZ的吸附特性,并结合FE-SEM、 FT-IR、 Boehm滴定、 BET及Zeta电位滴定分析表征手段探讨了其吸附机制.结果表明, 3种炭材料对SMZ的吸附在24 h时基本达到平衡. 3种炭材料对SMZ的吸附动力学均符合准二级动力学方程,R²在0.996 8～0.999 9之间,吸附速率随着炭材料表面有效吸附位点的减少而减小.吸附过程主要由膜扩散、颗粒内扩散和平衡阶段这3个步骤组成,颗粒内扩散和膜扩散共同控制吸附速率.等温吸附数据更符合Freundlich模型,R²在0.987 4～0.999 7之间,主要为物理吸附,是自发的放热反应. 3种炭材料的最大吸附量依次为牛粪炭(19.64 mg·g^-1)>煤矸石炭(12.06 mg·g^-1)>秸秆炭(9.16 mg·g...     

改性沸石对餐厨垃圾释放的恶臭气体吸附研究

通过课题组的前期调研发现,餐厨垃圾处理过程中释放出的恶臭气体以氨气和甲硫醇居多,实验以改性沸石为吸附剂对混合恶臭气体甲硫醇和氨气进行吸附性能变化研究。利用不同浓度的磷酸溶液对沸石进行浸渍改性,考察烘干温度、浸渍浓度和浸渍时间对沸石结构和吸附性能的影响,探讨吸附机理。实验结果表明,改性之后的沸石物理结构发生了变化,烘干温度、浸渍浓度和浸渍时间对吸附效果的影响均呈现先增大后减小的趋势,沸石比表面积和表面酸含量共同作用于改性沸石对混合气体的吸附能力,其中在烘干温度为70℃、浸渍浓度为15%和浸渍时间为2.5 h条件下改性的沸石对混合气体的吸附能力最佳,此时氨气和甲硫醇的吸附量分别为224.727和4.527 mg/g,与未改性沸石相比增大了79.3%和143%。     

磺化改性胶乳污泥对阳离子染料的吸附性能

以胶乳生产废水脱水污泥为原料,利用硫酸对其进行磺化改性,制备吸附剂用于阳离子蓝X-GRRL染料溶液吸附脱色。文章考察了吸附剂投加量、pH值和时间对吸附效果的影响,并对其吸附热力学进行了探讨。结果表明:污泥中成功接枝了磺酸基团;当阳离子蓝初始浓度为200 mg/L,吸附剂投加量为200 mg/L,吸附温度25℃,pH=5.5,150 r/min振荡吸附600 min时吸附容量达817 mg/g。热力学吸附过程符合Langmuir模型,表明吸附剂对阳离子蓝的吸附符合单分子层吸附理论,通过该模型计算在20℃理论饱和吸附容量为840.3 mg/g。热力学分析表明,吸附剂对阳离子蓝的吸附是吸热和熵增的过程。     

铝污泥酸化提取液改性沸石的除磷特性及机制

为了提高沸石的除磷能力并降低改性成本,以给水厂铝污泥为铝源,采用酸化提取液合成层状双氢氧化物(LDHs)覆膜于沸石表面制备改性沸石,分别测定原沸石、Al-Zn改性沸石及铝污泥改性沸石的表面特性和化学组分,分析等温吸附及吸附动力学特性,探讨铝污泥改性沸石的除磷性能及除磷机制.结果表明,最佳酸化提取条件为60 min、150 r·min~(-1)和p H1. 0,该条件下1 g铝污泥(干重)可提取77 mg的铝;改性沸石的饱和吸附容量和解吸性能较原沸石显著提高,尤其是铝污泥改性沸石,其理论最大吸附量从30. 24 mg·kg~(-1)提升至170. 40 mg·kg~(-1);改性使得沸石对磷酸盐的主要吸附类型由物理吸附向化学吸附转变.以铝污泥为铝源改性沸石能有效地提高其对磷酸盐的吸附能力及再生能力,在降低磷浓度过高引发的水体富营养化风险的同时,实现以废治废的目的.     

污水处理厂原生污泥资源化利用方法探讨

浅析武汉市城市污水处理厂产生的原生污泥的现状,产生的社会、环保、经济效益以及资源化利用的方式方法与农业土壤如何回归。     

沸石及其改性材料硅炭素处理含铅废水

对沸石及其改性材料硅炭素(ANJ.SiC)处理含铅废水进行优化研究,结果表明,当废水中ρ(Pb)为10 mg/L,pH>4.62,吸附剂投加量为5 g/L,25 ℃处理30 min时,沸石及硅炭素对铅的去除率均可达到90%以上,且硅炭素的处理效果优于沸石.分别采用5种再生剂对饱和的沸石和硅炭素进行再生,NaOH再生效果最佳;经过5次再生,2种吸附剂的饱和容量呈现不同的衰减,硅炭素的再生效果较好,饱和容量从33.9 mg/L衰减到20.5 mg/L.通过扫描电镜(SEM)对沸石和硅炭素吸附前后的表面形貌进行观察发现,二者的除铅机理不尽相同,沸石主要是通过离子交换作用,使铅进入其结构内部;沸石经过改性,表面发生变化,硅炭素主要是通过材料表面与铅离子的反应达到除铅目的.      

黄原酸化废弃污泥吸附Cu2+研究

将污水处理厂废弃污泥在碱性环境中用CS2处理,制备黄原酸酯类重金属吸附剂,探究一种有效的废弃污泥资源化途径.用傅里叶转换红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)对污泥进行了表征,并通过批量实验研究了污泥对Cu2+的吸附性能以及pH和初始Cu2+浓度的影响.结果表明,黄原酸化成功引入了含硫基团,使黄原酸化污泥的吸附量相对于原始废弃污泥提高了20.6%~46.9%.当Cu2+初始浓度为25 mg·L-1时,黄原酸化污泥对Cu2+的去除率可达96.7%.吸附动力学遵循准二级动力学模型(Pseudo-second-order equation),平衡时间为3 h,吸附速率同时受膜扩散和颗粒内扩散两过程控制;吸附过程符合Langmuir等温模型和Freundlich等温模型,25℃下,由Langmuir模型得到的最大吸附量达142.92 mg·g-1(pH=5),且吸附容量随pH(1~5)及初始Cu2+浓度升高而升高.黄原酸化废弃污泥可作为高效重金属离子吸附剂,实现废弃资源的回收利用.     

改良黏土对重金属离子的吸附特性及防渗性能

为了评价污泥活性炭(SAC)改良黏土作为垃圾卫生填埋场衬垫防渗材料的可行性,该文通过吸附动力学试验、等温吸附平衡试验、柔性壁渗透试验,分别研究了掺量为0%、1%、3%、5%的SAC改良黏土对Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)的吸附特性以及渗透性能。试验结果表明,改良黏土对Cd(Ⅱ)或Cu(Ⅱ)的吸附以30 min内的颗粒表面吸附为主,吸附平衡时间分别为120 min或90 min。改良黏土对Cd(Ⅱ)或Cu(Ⅱ)的吸附符合Langmuir等温吸附模式。随SAC掺量由0%增加至5%,在S/L=120 g/L,Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)最大吸附量qm分别增加了25%、47%;当固液比增加到200 g/L,Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)最大吸附量qm分别增加了32%、48%。水、垃圾渗滤液2种渗透媒介下SAC改良黏土的渗透系数为1.8×10-9～1.2×10-8cm/s,均<1×10-7cm/s的防渗要求。因此,SAC改良黏土可以作为垃圾填埋场的衬垫防渗材料使用,可以有效阻滞渗滤液中重金属离子的迁移。     

建筑垃圾渗滤液实验室模拟研究

利用垃圾柱在实验室模拟降雨条件下,对建筑垃圾渗滤液的产生量、pH、TOC、COD、Cl-、SO42-、可溶性Fe、总硬度等指标进行了长达440d的连续监测,分析了各指标的变化趋势,讨论了渗滤液可能对填埋场(或堆场)周边环境可能造成的危害。结果表明,建筑垃圾渗滤液在填埋3a后,除总硬度外,其它指标均可达到地下水及地表水Ⅲ类标准,如注意填埋场的选址,仅需对填埋场初期渗滤液进行处理即可直接排放。