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.     

好氧颗粒污泥细菌藻酸盐对Cu~(2+)的生物吸附和机制探讨

以好氧颗粒污泥中提取的细菌藻酸盐为原料制备干藻酸钙吸附剂,对水溶液中的Cu2+进行了吸附研究.对比了不同pH值和吸附剂投加量对吸附性能的影响,同时对吸附过程进行了模型拟合,测定了该吸附剂的解吸性能,并用傅立叶变换红外二阶导数光谱和原子力显微镜分析对吸附机制进行了探讨.结果表明,藻酸钙对Cu2+的吸附反应是一个比较快速的过程.当Cu2+初始浓度为100 mg/L,吸附剂投加量为0.7g/L时,吸附最佳pH值为4,吸附能力为67.67 mg/g.吸附过程可用Langmuir和Freundlich模型来描述.好氧颗粒污泥藻酸钙吸附剂对Cu2+的吸附过程中有离子交换和pH值升高现象发生,溶液中的Cu2+与吸附剂上Ca2+交换的同时需要有H+的参与来维持电荷平衡.傅立叶变换红外二阶导数光谱和原子力显微镜分析表明,好氧颗粒污泥藻酸钙吸附剂中MG嵌段与Cu2+和Ca2+结合的方式不同,Cu2+能与吸附剂表面的MG嵌段发生螯合,使藻酸钙表面的结构更加有序.以100 mmol/L HCl为解吸剂,解吸效率可达到91%.     

污泥活性炭理化性质表征及吸附抗生素效果研究

文章以北京方庄污水处理厂的浓缩和脱水污泥为原料,采用ZnCl2活化法分别制备污泥活性炭。对制得的污泥活性炭进行表征,并将其应用于加替沙星废水的处理。研究2种污泥活性炭吸附反应的吸附时间、吸附剂投加量、pH值、初始浓度4个因子对吸附量的影响,设计正交实验。正交实验结果表明:2种污泥活性炭受到4个因子影响程度相当,表现出明显的相似性,但短期吸附时,脱水污泥表现出更好的吸附性能。初始浓度对吸附量的影响最大,获得最大吸附量的条件组合为:初始浓度200 mg/L,投加量0.05 g,pH=9,t=2 h。浓缩和脱水污泥活性炭的最大吸附量分别可达34.541 mg/g和34.925 mg/g,表明2种污泥活性炭对加替沙星均有良好的吸附效果。污泥活性炭作为一种废水吸附剂,是废水处理的一种新途径。     

活性炭对含铜制药废水的吸附特性

以粉末活性炭为吸附剂,采用批式试验,研究静态吸附对黄连素脱铜废水中Cu2+的去除效果,分析了吸附剂投加量(5～50 g/L),pH(1.0～5.0)和接触时间(20～600 min)对吸附效果的影响. 当pH为2.4,吸附剂投加量为30 g/L时,反应300 min即可达到吸附平衡状态. 通过对吸附动力学和吸附等温线的模型分析发现,二级吸附动力学模型能够更好地描述试验结果,对吸附平衡数据的拟合采用Langmuir吸附等温线优于采用Freundlich吸附等温线.      

壳聚糖对Cu~(2+)的吸附与解吸

研究了溶液pH值、Cu2+初始浓度、吸附剂投加量、吸附时间及温度对壳聚糖吸附Cu2+的影响,并对达到吸附平衡的壳聚糖进行了解吸研究。结果表明,壳聚糖对Cu2+的吸附量随pH值的升高而增大,在pH值为4.7时,基本达到吸附平衡;吸附过程同时符合Langmuir模型和Freundlich模型,最大吸附量为142.9 mg/g;与拟一级动力学模型相比,拟二级动力学模型可以更好地描述吸附过程;吸附剂最佳投加量为1 g/L。用0.03 mol/L H2SO4溶液做脱附液,搅拌10 min,脱附率为73.4%;经过4次脱附-吸附循环,壳聚糖平衡吸附量变化不大,具有良好的重复使用性。     

厌氧颗粒污泥对Cu~(2+)的吸附性能研究

以厌氧颗粒污泥为生物吸附剂,研究了Cu2+吸附过程的动力学和热力学、污泥投加量和pH值对吸附效果的影响。结果表明:厌氧颗粒污泥对Cu2+的吸附过程为吸热、熵增的自发过程,可用伪二级反应动力学模型和Langmuir、Freundlich等温方程进行拟合;溶液温度为35℃、pH值为5时吸附效果最好。     

沸石分子筛的碱改性及其吸附去除水中铜离子

考察了市售ZSM-5沸石分子筛的碱改性及其吸附去除水中重金属离子Cu2+的效果。研究结果表明,碱改性可有效提高材料吸附容量,经0.40 mol/L氢氧化钠碱改性效果最好。以碱改性分子筛为研究对象,研究其吸附动力学及吸附等温过程,结果表明:吸附过程符合假二阶动力学模型;吸附等温线符合Langmuir等温模型,极限吸附容量达40.49 mg/g。考察投加量、干扰离子等影响因素对碱改性分子筛吸附去除Cu2+离子的影响,对于初始浓度50 mg/L的Cu2+离子,改性材料投加量为0.4~2.4 g/L时,吸附去除率随投加量的增大而增大;当投加量大于1.6 g/L时,对铜离子去除率均在97%以上。当干扰离子Na+、K+、Mg2+、Pb2+与Cu2+离子共存时,Pb2+的干扰影响最大,去除率由不加干扰离子时的98.3%下降至56.5%。此外,采用BET和XRD手段对改性前后的材料进行了表征,并对改性机理进行了探讨。     

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。     

蚯蚓粪对重金属Cu (Ⅱ)的吸附性能研究

研究了蚯蚓粪对溶液中Cu2+的吸附特性。实验结果表明,蚯蚓粪吸附剂在常温条件下对溶液中Cu2+仍具有较强的吸附能力,溶液pH值对吸附效率影响较大。吸附效率在50min内增加极快且随吸附剂投加量的增加而增加。以Cu2+初始质量浓度、pH值、时间、温度、粒径为影响因素,进行正交实验确定最佳吸附条件:Cu2+初始质量浓度为128mg/L、pH=5、投加60目吸附剂3.5g、温度为50℃条件下振荡120min,吸附效率为93.5%,吸附量为3.42mg/g。     

污泥焚烧灰对Cd~(2+)的吸附特性

以城市污水处理厂产生的污泥为原料,对其进行焚烧得到污泥焚烧灰。在对污泥焚烧灰进行表征的基础上,研究了利用污泥焚烧灰对水中Cd2+的吸附。结果表明,吸附效率随吸附时间、污泥焚烧灰投加量和初始pH的增加而增加;而温度的影响不明显。在吸附时间为80 min,污泥焚烧灰投加量为10 g/L,初始pH为5~7,温度为30℃的最佳工艺条件下,当Cd2+浓度低于10 mg/L,污泥焚烧灰对水中Cd2+的去除率可达99%以上。废水中的Cu2+会对Cd2+的吸附产生抑制作用,而Cr6+影响微弱。污泥焚烧灰对Cd2+的吸附过程符合Langmuir吸附等温式,吸附过程主要是物理吸附,吸附量可达17.94 mg/g。     

Effects of chemical modification on physicochemical properties and adsorption behavior of sludge-based activated carbon

This study aimed to explore the adsorption performance of sludge-based activated carbon (SBC) towards dissolved organic matters (DOMs) removal from sewage, and investigated the modification effect of different types of chemicals on the structure of synthesized SBC. Waste activated sludge (WAS) was used as a carbon source, and HCl, HNO₃, and NaOH were used as different types of chemicals to modify the SBC. With the aid of chemical activation, the modified SBC showed higher adsorption performances on DOMs removal with maximum adsorption of 29.05 mg/g and second-order constant (k) of 0.1367 (L/mol/sec) due to the surface elution of ash and minerals by chemicals. The surface elemental composition of MSBC suggested that the content of C-C and C-O functional groups on the surface of modified sludge-based activated carbon (MSBC) played an important role on the adsorption capacities of MSBC towards DOMs removal in sewage. Additionally, the residual molecular weight of DOMs in sewage was investigated using a 3-dimension fluorescence excitation-emission matrix (3D-EEM) and high-performance size exclusion chromatography (HP-SEC). Results showed that the chemical modification significantly improved the adsorption capacity of MSBC on humic acids (HA) and aromatic proteins (APN), and both of NaOH-MSBC and HCl-MSBC were effective for a wide range of different AMW DOMs removal from sewage, while the HNO₃-MSBC exhibited poorly on AMW organics of 2,617 Da and 409 Da due to the reducing content of macropore. In brief, this study provides reference values for the impact of the chemicals of the activation stage before the SBCs application.     

污泥基生物炭提升活性污泥系统处理性能

对污泥基生物炭提升活性污泥系统处理性能进行探讨,将活性炭和污泥基生物炭分别投入A²O工艺厌氧池活性污泥,发现其对COD削减率最高分别为72.9%和41.1%,均能有效削减,生物炭对TN削减率最高为74.1%,优于活性炭.表征显示污泥基生物炭上更易附着活性污泥且比表面积更大.在A²O小试厌氧池中以"1次/污泥龄"为频率投加活性炭、污泥基生物炭和脱脂污泥基生物炭,结果发现:投加污泥基生物炭对COD、TN、TP的削减均优于活性炭,投加脱脂污泥基生物炭对COD、TN的削减与投加活性炭相当,对TP平均削减率高达85.6%,优于活性炭,表明生物炭处理(BT)工艺比粉末活性炭处理(PACT)工艺处理生活污水能力更强,脱脂污泥基生物炭作为污泥脂质提取后的副产品更经济.     

污泥生物炭去除水中重金属的研究进展

重金属带来的环境风险日益严峻,利用污泥生物炭去除水中重金属污染方面的研究得到了广泛关注。结合当前国内外研究现状,归纳了不同条件下制备的污泥生物炭对水中重金属,如Cd、Pb、Cr、As等的吸附机理,污泥生物炭对大多数重金属的吸附满足物理吸附和化学吸附的多重作用,可通过增加生物炭表面有效基团及有效吸附位点提升吸附性能。同时,总结了影响吸附效率的各种因素,探究了污泥生物炭的再生问题,并对今后污泥生物炭去除水中重金属的研究方向做出了展望。     

Effect of biomass addition on the surface and adsorption characterization of carbon-based adsorbents from sewage sludge

Sewage sludge with the additive corn cob was used as prescusor to prepare sludge-based carbon adsorbents by pyrolysis method. And then, the carbonizated products were activated with potassium hydroxide. The mixing ratio of the corn cob to sewage sludge was investigated. The surface area and pore size distribution, elemental composition, surface chemistry structure and the surface physical morphology were determined and compared. The results demonstrated that the addition of corn cob into the sewage sludge sample could effectively improve the surface area (from 287 to 591 m 2 /g) and the microporosity (from 5% to 48%) of the carbon based adsorbent, thus enhancing the adsorption behavior. The sulfur dioxide adsorption capacity was measured according to breakthrough test. It was found that the sulfur dioxide adsorption capacity of the adsorbents was obviously enhanced after the addition of the corn cob. It is presumed that not only highly porous adsorbents, but also a high metallic content of these materials are required to achieve good performances.     

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。     

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。     

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）.     

活性碳纤维处理含酚废水的研究

采用活性碳纤维处理苯酚模拟废水，通过静态和动态吸附研究，测定了吸附等温线动态穿透曲线，并研究了溶液的pH值、吸附平衡时间对处理效果的影响。结果表明，活性碳纤维对苯酚的吸 附容量为275.1mg/g，吸附速率快，当溶液pH＞8时，吸附效率下降，吸附时间存在最佳值。吸附饱和的活性碳纤维用10％的氢氧化钠溶液再生，重复使用3次，吸附效率无明显变化。     

铁盐浸渍强化污泥活性炭-甲醇热质传递特性

针对以市政污泥为核心的炭素前驱体开展原位铁盐浸渍磁修饰,通过响应曲面试验设计优化并制备了新型原位浸渍炭IM-WNC;以成品炭的后浸渍磁修饰炭PM-WNC为参比,考察了原位浸渍与后浸渍磁修饰过程对污泥活性炭-甲醇工质对的吸附/解吸速率、吸附等温线、吸附床传热性能、制冷量及制冷功率等方面的影响。结果表明:与后浸渍过程相比,原位铁盐浸渍有利于保持污泥炭总孔容积(0.6608cm³/g)及比表面积(1122m²/g)水平,能显著提升致密化污泥炭IM-WNC的导热系数(600kg/m³,4.586W/(m·K))、甲醇Sokoda&Suzuki平衡吸附量((528.74±15.86)mg/g)和Langmuir最大吸附量((673.99±13.52)mg/g)。升温脱附与冷却吸附循环体系内,IM-WNC致密化吸附床中心温度峰谷差值可达到69.07℃。当循环时间为76min,解吸温度为100℃时,IM-WNC吸附制冷床的制冷量和制冷功率分别达到501.43kJ/kg和799.06kJ/(kg·h),较PM-WNC分别提升了15.61%和18.69%。     

粘胶基活性炭纤维深度净化城市污水处理厂出水的实验研究

分别用粉状活性炭、粒状活性炭和粘胶基活性炭纤维处理污水处理厂出水,通过对水中COD、氨氮、浊度、pH值等指标进行对比实验,初步研究结果表明,活性炭纤维的吸附速率最快,达到吸附平衡所用时间最短,对水中COD吸附容量达124.6mg/g,浊度的去除率83%,但对氨氮、pH值无明显吸附效果。