植酸改性提高污泥基水热炭的镉吸附固定性能

在污泥水热炭化过程中添加植酸,采用一步共水热法制备得到植酸改性水热炭（PHC）,在对其表面形貌、孔隙结构、元素组成、官能团和热稳定性进行表征的基础上,系统比较了镉（Cd）在未改性水热炭（HC）和PHC上的吸附行为,并考察了腐植酸、温度和pH对吸附过程的影响,最后通过土壤钝化试验评估了PHC对土壤中Cd的固定能力.结果表明,PHC表面富含磷酸基团,电负性和热稳定性增强,具有较低的重金属浸出风险,对Cd的吸附速率和最大吸附容量分别是HC的1.88倍和1.22倍,这归因于磷酸基团的引入增强了对Cd的络合作用和静电作用;升温、 pH值增加和腐植酸共存都有利于Cd在PHC上的吸附;在其他重金属共存（Cu、 Zn和Pb）时,PHC表现出较强的选择性,对Cd的吸附容量高于其他金属0.77 ~ 6.88倍.PHC还具有良好的土壤Cd固定效率（56.1% ~ 81.1%）,且缓解了土壤速效养分的流失,显著增加了土壤有效磷含量.总之,植酸改性的污泥基水热炭可以有效去除水体Cd,同时也可作为土壤改良剂,有效稳定土壤Cd含量,是一种具有应用前景的污泥资源化途径.     

污泥水热炭对亚甲基蓝的吸附特性

为了制备价廉高效的吸附材料,采用污水厂污泥为原料,以水热碳化法(hydrothermal carbonization,HTC)在不同温度(160、 190、 220和250℃)和不同反应时间(1、 4、 8和16 h)的条件下,制备出污泥水热炭(hydrochar)并应用于水中亚甲基蓝(methylene blue,MB)的吸附.通过BET、FT-IR和零电荷点等表征手段分析了水热炭的结构和理化性质,并结合批次实验、等温吸附和吸附动力学研究了水热炭对MB的吸附特性.结果表明,在190℃和4 h条件下制备的污泥吸附剂(SS190-4),其比表面积最大(11.916 m²·g^-1),对亚甲基蓝(MB)的去除率高达96.44%.当溶液pH趋于碱性时更有利于污泥水热炭对MB的吸附,水热炭投加浓度为0.5 g·L^-1时较为经济合理,当溶液中有共存离子时会抑制水热炭对MB的吸附能力.水热炭对MB的吸附更符合Langmuir等温方程,R²在0.966～0.988之间,在50℃下,水热炭对MB的最大模型吸附量为40...     

改性污泥基生物炭的制备及其对Cd2+的吸附特性研究

为了提高废水中Cd~(2+)的去除效率并获得高效、低成本吸附剂,以市政污泥为原料,在300℃和500℃条件下限氧热解制备生物炭(BC300和BC500)并用NaOH进行改性(NC300和NC500)。通过元素分析、扫描电镜和傅里叶红外光谱等方法对污泥基生物炭进行表征,运用吸附动力学和吸附等温线系统研究了改性前后污泥基生物炭对Cd~(2+)的吸附特性。结果表明:与未改性的污泥基生物炭相比,改性污泥基生物炭的极性降低,疏水性增强;碱改性炭表面具有更多的-CH_2-,C=O和C-O等官能团,有利于水体中Cd~(2+)的吸附; 4种污泥基生物炭对Cd~(2+)的吸附过程符合准二级动力学方程和Freundlich等温吸附模型,NC300和NC500对于Cd~(2+)的最大平衡吸附量较改性前分别提高了2倍和1.1倍。     

磁化改性猪粪水热炭对水中Cr（Ⅵ）的吸附

该文以猪粪为原料,采用水热炭化法制备猪粪水热炭（HC）并用氯化铁溶液进行磁化改性得到磁性水热炭（MHC）。通过傅里叶红外光谱分析、扫描电镜、比表面积和孔径分析、Zeta电位分析等方法对改性前后生物炭的结构和性质进行了表征,并研究了吸附剂投加量、初始p H、吸附时间、共存离子对HC和MHC吸附水中Cr(Ⅵ)的影响。结果表明,MHC的比表面积、孔体积和含氧官能团含量都显著增加,吸附位点增多。当投加量为4 g/L,溶液初始p H为2时,MHC对50 mg/L Cr(Ⅵ)的最大吸附量分别为12.32 mg/g,去除率为98.76%,MHC对Cr(Ⅵ)的吸附能力明显提高。Langmuir和Freundlich等温吸附方程均可较好描述MHC对Cr(Ⅵ)的吸附特性,且Langmuir吸附模型更好,吸附过程更符合准二级吸附动力学方程。共存离子在浓度不高时对吸附过程影响有限。     

镧改性净水污泥水热炭对水体中磷的吸附特性及底泥内源磷的固定

以净水污泥和氯化镧为原料,通过一步水热炭化同时负载镧,制备了镧改性净水污泥水热炭.采用SEM-EDS、 BET、 FTIR、 XRD和XPS对材料进行表征,考察溶液初始pH、吸附时间、吸附等温线和吸附动力学等,研究其对水体磷酸盐的吸附特性.结果表明,制备的材料相比净水污泥原泥,比表面积和孔容孔径有明显提高,磷吸附量大幅提升.吸附过程符合准二级动力学模型,Langmuir模型拟合对磷的最大吸附量达到72.69 mg·g^-1.主要吸附机制为静电引力和配体交换.镧改性净水污泥水热炭添加入底泥,可以有效控制底泥内源磷向上覆水的释放.分析底泥磷形态,水热炭的添加促使底泥中不稳定的NH₄Cl-P、 BD-P和Org-P向非常稳定的HCl-P转变,降低了底泥中潜在活性磷含量,同时也大幅降低了底泥中生物有效磷含量.说明镧改性净水污泥水热炭可以有效吸附去除水体磷酸盐,同时也可作为底泥改良材料,有效稳定底泥内源磷,控制水体磷含量.     

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.     

不同反应条件对污泥水热碳化脱水性能的影响

随着城市化进程的加快,我国剩余活性污泥的产生量逐年增加,活性污泥中的胞外聚合物EPS含黏性蛋白类物质并高度亲水,因此破坏污泥絮体、释放和水解黏性有机物是改善污泥脱水性能的有效途径。通过分析水热碳化调理前后污泥比阻(SRF)、黏度(μ)、絮体形态特征及上清液的理化性质,考察了温度、时间以及促进剂Fe_2(SO_4)_3对水热碳化污泥脱水性能的影响。结果表明:反应温度为220℃、反应时间为2 h、Fe_2(SO_4)_3浓度为0. 5 mol/L时的水热碳化处理,污泥的脱水性能最好,比阻和黏度分别比对照组降低了97. 7%和98. 7%。水热碳化的高温高压环境破坏了污泥的絮体,使污泥胶体结构的内聚力降低,污泥的脱水性能得到改善。     

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.     

熟污泥改性黄土对铜的吸附解吸特征

为探明熟污泥改性黄土对重金属的容纳能力,以熟污泥改性黄土为供试土样,采用序批实验法研究了供试土样对铜(Cu)的吸附解吸特征,并分析了供试土样对铜的固定能力及影响因素.供试土样对铜的吸附量在铜添加浓度小于100mg/L时急剧增加,在铜添加浓度大于100mg/L时增加缓慢,而解吸量的变化趋势则恰恰相反.Langmuir型吸附等温式是描述供试土样对铜的吸附过程的最佳模型,而吸附量与解吸量的关系可以很好的用指数函数来描述.供试土样对铜的固定吸附量随熟污泥含量的增加而增加,有机质含量是决定性因素.     

生物炭及改性生物炭对水环境中重金属的吸附固定作用

生物炭是由植物或动物废弃生物质在完全或部分缺氧条件经裂解炭化产生的一类高度芳香化、抗分解能力极强的碳质固体物质,是一种富含碳元素的有机连续体。生物炭比表面积大、疏松多孔,含有羟基、羧基、羰基等活性官能团,对多种重金属离子具有吸附固定作用,可以用来去除或削减水体中的有毒有害重金属。此外,利用酸、碱、石墨烯等物质对其进行修饰或改性,可提高对重金属的吸附能力。根据当前研究现状,综述了不同生物炭对水溶液中重金属离子的去除作用,并比较了一些生物炭改性前后与重金属的作用效果差异,同时归纳了生物炭与重金属的相互作用机理及其影响因素。在此基础上,展望了生物炭在去除水体环境中有毒有害重金属的研究方向,以期望生物炭得到更好应用。     

碱改性脱水污泥对水中镉的吸附效能研究

城市市政污水处理厂产生的剩余污泥是一种良好的重金属生物吸附剂制备原料。以北京某市政污水处理厂产生的脱水剩余污泥为原料,采用碱改性处理方法,制备得到碱改性脱水污泥生物吸附剂,通过其对水中镉的等温吸附实验,考察其重金属吸附效能。研究结果表明:碱改性脱水污泥对水中镉的等温吸附曲线符合Langmuir等温吸附模型。碱改性处理后,脱水污泥对水中镉的最大饱和吸附容量提高了2.8倍,达0.966 mmol/g,显著高于同类型脱水污泥生物吸附剂。碱改性脱水污泥对水中镉的最大饱和吸附容量与改性过程中所使用的Na OH浓度之间的线性相关性较差,呈现一定的波动变化趋势。     

活性污泥水热碳化法制备磁性炭及对水体Cd2+及Pb2+的去除

以含有FeSO₄的活性污泥为原料,采用水热碳化法,在220℃,4 h条件下,制备得到磁性炭（Fe-SSBC）,并实现污泥减量。以Cd2+和Pb2+为模型污染物,探究了Fe-SSBC的投加量、起始酸碱度对Cd2+和Pb2+吸附的影响以及吸附机理。采用元素分析（EA）、X射线能谱分析（EDS）、傅里叶红外光谱分析（FTIR）、比表面积（BET）、X射线光电子能谱分析（XPS）、磁滞回线对样品进行表征。研究结果表明:在投加量为0.2 g,pH为5的条件下,Fe-SSBC对Cd2+的吸附效果最好,在10 h后去除率接近100%;投加量为0.3 g,pH为6时,对Pb2+的吸附效果最佳,在8.5 h后Pb2+去除率接近100%。Fe-SSBC对Cd2+和Pb2+的吸附动力学拟合结果更符合准二级动力学模型,Langmuir吸附等温线模型能够更好地反映Cd2+和Pb2+在Fe-SSBC上的单分子层吸附,化学吸附为控制吸附过程,同时存在物理吸附。制备磁性炭在实现污泥减量的同时,具有有效去除水中Cd2+和Pb2+的作用。     

市政污泥制备铁/碳复合材料的研究与应用

实验研究了以市政污泥为碳源,将其与Fe SO4·7H2O相结合,通过"浸渍-低温炭化-高温活化"工艺制备出了新型铁/碳复合材料。将制备得到的最佳新型铁/碳复合材料进行XRD和SEM表征,同时应用于印刷线路板有机废水的预处理,发现该新型铁/碳复合材料对含重金属的高浓度有机废水具有良好的处理效果。     

城市污泥深度脱水调理药剂的筛选与优化研究

以佛山市镇安污水厂污泥为对象,以污泥沉降比、污泥比阻(SRF)、毛细吸水时间(CST)、泥饼含水率和脱水率为指标,研究比较了添加单一絮凝剂、有机-无机复合絮凝剂对污泥脱水性能的影响,探讨了助凝剂对污泥脱水的影响。结果表明:1)单一絮凝剂作污泥调理剂时,以阳离子聚丙烯酰胺(PAM)脱水效果最好,其最佳投加量为30~60 mg/L。有机-无机絮凝剂复合作污泥调理剂,比之单一絮凝剂,污泥脱水效果有明显改善。2)添加石灰、粉煤灰等助凝剂,可显著提高污泥脱水效果,并能大幅降低絮凝剂添加量。在实验范围内,阳离子PAM 9 mg/L、粉煤灰30 g/L、生石灰30 g/L为最佳污泥调理药剂组合。     

城市污泥掺煤混烧特性及污染物排放研究

采用20 k W多功能沉降炉管开展了城市污泥掺煤混烧试验,着重研究不同含水率、不同比例污泥掺混条件下,混合燃料的燃烧特性和尾气污染物的排放情况。结果表明,污泥主要失重区间在180~520℃,存在两个失重阶段,是挥发分的析出和燃烧的过程,污泥掺煤混烧可以改善燃料的着火性能和燃尽性能。污泥掺烧后尾气中NO_x排放浓度没有明显的变化规律,为350~450 mg/m~3;SO_2排放浓度随污泥掺混的比例增加呈线性增加;掺混10%污泥(含水率为30%)后,尾气二恶英的浓度约为单煤焚烧的2.4倍。各类污染物经过锅炉尾气净化系统处置均能达标排放,且本实验中污泥的最佳掺混比例为20%。     

提铜选矿药剂生产废水处理中污泥驯化研究

针对提铜选矿药剂生产废水气味浓、浊度高、色度高、含有机毒物、油类物质含量高、高盐分、高COD的水质特点,采用物化-生化组合工艺进行处理。在前期预处理工艺研究基础上,采用预处理废水,对生化处理单元活性污泥进行驯化研究。结果表明:先采用常规的COD负荷提升法对活性污泥进行兼氧、好氧单独驯化,然后进行兼氧-好氧活性污泥组合驯化,经2个月左右可驯化出高活性的兼氧、好氧污泥。当进水ρ(COD)≤7 800 mg/L,经兼氧-好氧生化处理后,出水ρ(COD)低于150 mg/L。兼氧、好氧生化工艺参数分别如下:ρ(MLSS)=3 700 mg/L、HRT=3～4 d、有机容积负荷OLR<1.3 kg/(m3.d);ρ(MLSS)为8 400 mg/L、HRT2～3 d、OLR<0.3 kg/(m3.d)、ρ(DO)=5～6 mg/L。     

城市污泥中重金属的去除及稳定化技术研究进展

降低城市污泥中重金属含量及其生物有效性是污泥土地利用中的关键问题。介绍了城市污泥中重金属的含量和化学形态分布,重点阐述了重金属的稳定化及去除方法,包括堆肥处理、化学溶液清洗法、生物淋滤法和电动修复等。     

污水厂污泥典型处理处置工艺碳排放核算研究

污泥的处理与处置是污水厂运行过程中碳排放的主要产生源之一。基于联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)的方法学原则,构建污泥处理处置过程中产生的碳排放及碳汇的核算方法,并以某污水厂污泥的处理处置过程为例,计算其典型工艺下运行的碳排放量,分析其碳排放特征并提出减排建议。结果表明:深度脱水和填埋是污泥处理处置碳排放的主要来源;污泥厌氧消化产生的沼气用于消化温度维持和干化工艺,具有显著的减排效应;污泥土地利用具有低碳排放效应特征,是污泥处理处置低碳发展的优选模式。     

有色冶炼铜镉渣中镉的提取工艺研究

以铜镉渣为研究对象,采用酸浸-锌粉置换方法对有色冶炼铜镉渣中镉进行提取,通过单因素实验分别对酸浸及置换条件进行考察,确定了镉提取的最优条件:在硫酸浓度为60g/L、液固比8:1、浸出时间3h,温度60℃的条件下镉的浸出率达97%;采用锌粉置换,锌粉用量为理论用量的1.3倍、置换温度40℃、提取时间1h、浸出液pH为2.5时,镉的置换率在99%以上,海绵镉的品位达78%。     

配碳还原回收铜渣中铁、铜的影响因素探讨

采用配碳还原和熔融造渣方法回收铜渣中铁和铜,研究了CaO、Al2O3、CaF2、Na2CO3成分对铁和铜回收效果的影响。在碳氧比1.5和1 450℃条件下,CaO加入量约30%时,铁和铜的回收率较高,分别是93.85%和92.73%。实验表明:添加Al2O3、Na2CO3均降低铁和铜的回收效果,使渣中含铁量增加;CaF2添加量小于2%时,有利于铜渣中铁的回收,CaF2添加量较大时不利于铁和铜的回收。