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近几年,污泥资源化利用备受关注,它不仅可变废为宝,还可减轻污泥处理的压力,对环境的可持续发展具有重大意义。本文以沥窖污水厂的脱水污泥为原料,以三聚氰胺、尿素、季戊四醇等为添加剂,采用化学活化法制备出高效能的污泥吸附剂。通过单因素变量试验,从添加剂种类、添加剂配比、碳化温度、碳化时间四个方面,以污泥吸附剂的比表面积和产率为筛选指标,确定污泥吸附剂最佳制备条件。同时,利用NaOH、HNO3对碳化污泥吸附剂进行改性处理。以六价铬、孔雀石绿为吸附目标物,分别对比改性前后污泥吸附剂的吸附性能,并分别构建污泥吸附剂对六价铬、孔雀石绿的吸附动力学、等温等吸附模型,为吸附研究提供理论依据。 污泥吸附剂的最佳制备条件为:将经盐酸酸洗后的污泥原样与三聚氰胺、季戊四醇按等质量比例混合均匀后,在N2环境中,950℃炭化0.5h,制备出的污泥吸附剂比表面积为109.2m2/g,产率为32.97%。同时,将酸洗后的污泥与尿素、季戊四醇按质量比为1∶1∶1研磨混合均匀后,850℃炭化0.5h,制备出的污泥吸附剂比表面积为109.4m2/g,产率为31.95%。对添加剂为三聚氰胺的污泥吸附剂用3mol/L HNO3改性,改性后比表面积增大。对添加剂为尿素所制备出的污泥吸附剂用NaOH改性,改性后比表面积降低。 通过比表面积分析仪、扫描电镜、FT-IR傅里叶红外测试、重金属浸出毒性分析等表征测试手段对污泥及污泥吸附剂的性质进行表征。污泥吸附剂的吸附性能与污泥原样相比有较大的提高,且不同添加剂制备出的污泥吸附剂结构也不同。 污泥吸附剂对六价铬的吸附研究表明,酸性条件利于污泥吸附剂对Cr(Ⅵ)的去除,经NaOH改性后的污泥吸附剂对Cr(Ⅵ)吸附效果最好,其次为HNO3改性后的污泥吸附剂样品。污泥吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附行为更接近于Langmuir等温线,说明污泥吸附剂对Cr(Ⅵ)吸附主要以单分子层形式吸附为主。准二级动力学模型适宜描述污泥吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附行为。经NaOH改性前后的污泥吸附剂样品吸附Cr(Ⅵ)的过程均为吸热反应,升高温度利于反应的进行。 通过对已利用的污泥吸附剂的吸附解吸试验得知:被污泥吸附剂吸附的Cr(Ⅵ)较难解吸下来,相比于H2SO4、HNO3解吸液,NaOH解吸效果最突出,且NaOH解吸后的污泥吸附剂重复利用效率最高,随着重复利用的次数增加,去除率依然较高。 污泥吸附剂对于孔雀石绿的吸附试验表明,碱性环境有利于孔雀石绿的吸附去除,污泥吸附剂对孔雀石绿的吸附平衡时间为2h。常温下,NaOH改性前后的污泥吸附剂样品对孔雀石绿的吸附行为均符合Langmuir吸附等温模型,也说明改性前后的污泥吸附剂对孔雀石绿的吸附以单分子层吸附为主。准二级动力学模型更适宜描述NaOH改性前后的污泥吸附剂对孔雀石绿的吸附动力学行为。