污泥基活性炭的制备与在染料废水处理中的应用

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1、污泥基活性炭的制备与在燃料废水处理屮的应用王晓宁，朱楠问，尹兵奎上海交通大学，环境科学与工程中国，上海2002402007年3月1口接收；2007年6月19日修订；2007年8月2日收录；网上阅读截至到2007年8月11日摘要为处理有色废水中的染料，在城市废水处理厂的二次沉淀过程中采用了-•种新的活化方式，川循环活性污泥生产高孔隙度的活性炭。我们己经研究Y3MKOH溶液在蒸气环境中活化产生的活性炭的物理性质。以及在不同的吸附时间，初始浓度，炭用量和PH条件下，将酸性大红GR染料废水屮的染料从水溶屮吸附到污泥基活性

2、炭上。染料初始浓度为300mg/L时需要15分钟到达吸附平衡。溶液初始PH值对染料吸附没有明地影响。结果表明在染料初始浓度为300mg/L以及活性炭量为20g/L的酸性大红GR染料废水综合溶液中吸附15分钟后能够达到99.7%的去色率和99.6%的总炭去除率。朗格缪尔和佛伦德利希平衡等温模型与吸附数据吻合度较高，其中R2=0.996或0.912。因此，我们可以说这项研宄中活性炭制作方法有效且在染料废水处理屮很实用。关键词活性炭；活性污泥；吸附；酸性大红GR1.介绍活性污泥己经被用來处理各种废水，超过90%的城市废

3、水处理厂用它作处理程序的核心部分［1］。由于近年来许多国家迅速地城市化以及排污标准的提高，在城市污水二次处理过程中活性污泥不可避免地产生副产品，并且数量不断增加。污泥产量太高无法忽视，处理这些固体废物需要耗费二次处理；*总操作费用的25%-65%［2］。传统处理方法包括填埋，焚烧，作为建筑材料进行二次利用以及作为肥料应用于农场或林地［31。这些处理方法都有一些限制，比如占川有价值的土地或有某种程度的环境污染。因此，我们耑要寻找一种成本效益好的环境友好型创新的选择來处理污泥。活性炭广泛应用于空气净化和污水处理。由于

4、经它处理的排出物质量很高，设计简单，操作容易以及不易中毒［4］,它的污染物去除率被证明优于其它处理方式。尽管这种吸附剂使用很广泛，在大规模实际应用中它的处理程序仍然很昂贵。因此，人们做出很多努力，用各种剩余物來生产活性炭，比如废弃的报纸［5】，废旧的轮胎［6］以及大量的农业副产品［7,8］。主要有两种任工制造活性炭的方法，物理法和化学法［9］。物理活化包含两步，含碳物质在1073K的惰性环境屮碳化，然后在较岛温度下用CO2,蒸汽或空气等活化剂激活第一步中的产品［10］。使用最广泛的活化气体是蒸气，因为在给定温度下

5、用蒸汽活化比用CO2生产的的活性炭有更大的吸附容量和更宽广的孔径分布［11］。然而在化学活化过程中，以上两步是同时进行地，通过在惰性环境中热分解充满特定化学剂的原材料，这些化学剂有磷酸［12,13】，硫酸［10,14］,氢氧化钾［9,15,16］和氯化锌［4，17］。这些溶剂被用来作为脱水剂和氧化剂影响热分解，PU止结焦，以此来提岛活性炭的产量［9］。一些作者已经研究了这两种方法结合起来生产具有特定表而特征的活性炭［18,19］。由于碳结构和丰富的有机物种类。活性污泥是潜在地适合生产活性炭的物质。Tay等人［17

6、】测试了不同的原材料，发现通过在650°C下加热两小时的ZnCl2化学活化，由未经处理的污水污泥制作的活性炭BET表面积更高(541.7m2/g),并且苯酚吸附率比用经厌氧消化的污水污泥.环境下制作的活性炭更岛。Martin等人［14］发现由剩余的污水污泥在氮气氛H2SO4存在下700°C时进行热分解得到的活性炭主要是介孔结构，表面积为253m2/g,平均孔径为2.3nm。与商业活性炭朴I比，它在吸附溶液中带阴离子的染料吋占优势，但在去除碱性红46时效果不佳。对污水污泥来说，氯化锌和硫酸常川作化学活化中的活化剂[

7、20]。有一些与通过KOH活化，从污水污泥中生产活性炭相关的报告，而且儿乎所有通过化学活化生产地污泥基活性炭都是在氮气纽中进行热分解。然而，这种惰性气体很贵并且只是单纯用于将产品与大气隔开。因此，用仅一步就对蒸汽中被KOH浸渍的污泥进行热分解的技术能够降低制作成本，并能进一步改善活性炭的吸附性能。在这项制作过程屮，氢氧化钾被选用为活化剂。与一般的化学活化过程不同的是在热分解阶段将流动的氮气替换为蒸汽。这一改变的优点是在活化过程中，蒸汽在高温下可以作为氧化剂辅助KOH生产大量微孔以及中孔。对这种用于染料吸附，由新的

8、活化过程生产的活性炭的吸附性能进行评佔。由此方法生产的活性炭吸附酸性大红GR的等温吸附平衡数据已经能确立并且模型化。吸附时间，已经研宂了染料吸附中初始浓度，碳用量以及溶液pH值的影响，以寻找最优条件来改善活性炭的吸附效果。1.试验2.1活性炭的生产活性污泥被用作生产活性炭的原材料，它是在上海闵行区的城市污水处理厂的二次沉淀池中获得的。这种污泥的特性列于表1。污泥中挥发性悬