污泥吸附剂的制备及吸附性能的研究进展.pdf

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1、污泥吸附剂的制备及吸附性能的研究进展1钟志乾2蔡志红3何张财东莞市环境保护监测站摘要综述污泥吸附剂的制备及吸附性能的研究进展，与商业活性炭进行经济技术对比，得出污泥吸附剂的独特优势，指出其诱人开发前景。污泥吸附剂主要包括活性炭型吸附剂和生物吸附剂，目前主要应用于废水中重金属离子和色素的处理。研究发现，污泥吸附剂对于非极性污染物有更好亲和性，其中生物吸附剂对于大分子色素具有独特的优势，适合处理有机污染物，它实现了污泥的资源化利用，符合循环经济理念，值得推广。目前国内在此方面的研究甚少，特别是在大气领域还有待进一步开发。关键词污泥处理吸附剂的制备循环

2、利用污泥资源化污泥是污水处理厂的主要副产物之一，成分复杂，含有难降解的有机物、重金属和盐类以及少量的病原微生物和寄生虫卵等[1]，容易对环境造成二次污染，必须进行妥善处理。污泥的处理成本相当大，几乎占到污水处理成本的50%甚至更多[2]。随着城市化进程的加快，我国污水处理厂建设速度飞速增长。随着“十一五”规划的深入，各地县级污水处理厂建设脚步也在加快，保守计算，截止到2010年底，我国至少有近3000座污水处理厂达到运营状态，预计污水处理量将达4.4×1010m3·d-1[3]。在城市污水处理中，一般会产生占污水体积0.02%的污泥，按此比例，2

3、010年我国污泥量将达到3.21×109t，如何将产量巨大、成分复杂的污泥进行妥善处理，使其无害化、资源化，成为世界各国学者共同关注的重大课题。本文主要介绍污泥制备活性炭型吸附剂和生物吸附剂的研究进展。1活性炭型吸附剂活性炭是一种高性能吸附剂，具有丰富的孔隙结构，特别是发达的微孔，因而吸附容量大，且耐酸碱、耐热、不溶于水和有机溶剂，被广泛用于工业三废治理、室内空气污染治理、溶剂回收等环保领域。污泥的主要成分是大量的生物质固体，干污泥污泥中可挥发性有机碳占到35.9%-41.4%[6]，高温焙烧后生成大量酥松多孔的结构，增大内比表面积。经碳化处理，

4、其固定碳含量可达到46.84%[7]，高比例的碳含量使得污泥制备活性炭型吸附剂成为可能。用城市污水厂污泥制备价格低廉的吸附剂，是上个世纪70年代出现的一种新型利用途径。下面就活性炭型吸附剂的制备及表征、吸附性能及其应用进行分析阐述。1.1制备及其表征活性炭型吸附剂的制备方法主要有两类，一类是活化法，包括物理活化和化学活化，另一类就是微波诱导热解法。目前应用较多的是化学活化法，其主要工艺流程如图1。国内外科研工作者通过XRD，BET法，FT-IR，SEM污水处理厂脱水固体污泥等现代分析测试方法，结合液相吸附法对制备的吸附剂进行了表征。XiaogeC

5、hen[15]等以5mol/L的ZnCl105℃干燥24h2为活化剂，采用程序升温法(15℃/min)，在500℃氮气氛下制破碎、过20~40目筛，取筛下级份得BET比表面积达647.4m2/g，微孔占到32.7%。并指出该类吸附剂由于含有大量的硅而对非极性吸附质具用40%的ZnCl2溶液或20%的KOH溶液等活化剂浸泡7h有更好的亲和力。任爱玲[17]等以城市污水厂污泥为基本原料、氯化锌抽滤，于105℃下干燥12小时为活化剂，采用传统制备工艺，通过正交试验氮气氛下，10~15℃/min程序升温得出活化法的最佳工艺到550℃，活化1~2h条件为：

6、以40%氯化锌待冷却后用3mol/L的HCl洗涤3溶液为活化剂，于600℃次以上，除去ZnCl2下在氮气氛中活化20min，固液比为1/2～抽滤，于105℃干燥箱中干燥12小时，存于干燥器中备用1/3。此种情况下制备的吸附剂大孔、中孔、微图1化学活化法工艺流程图Fig.1Theflowchartofchemicalactivation孔容积分别为0.39～0.53mL/g、0.10～0.15mL/g、0.15～0.23mL/g，比表面积为2－1193～256m•g，IR峰中出现C-OH，C-H，N＝O，C＝C图2氯化锌活化污泥活性炭的SEM照片F

7、ig.2SEMmicrographofZnCl2chlorided功能组，孔结构是具有平行壁的狭缝状介孔结构。其SEMsludgeactivatedcarbon照片如图2所示。1.2吸附性能及其应用目前，对活性炭型污泥吸附剂的吸附性能研究主要集中在处理废水和废气两个方面，其中在废水处理方面的应用更为广泛。1.2.1废水处理夏畅斌[20]等用污泥吸附剂在室温下吸附起始浓度≤50mg/L的Cr(Ⅵ)，20min后，其吸附率可达95%以上。翟云波[21]等利用污泥吸附剂在间歇反应器内对水溶液中Cd2+和Ni2+离子进行了吸附性能研究，在吸附剂投加量不少

8、于10g·L-1和20g·L-1的条件下，Cd2+，Ni2+离子吸附达到平衡时的接触时间仅为60min。在染料废水的处理方面，尹炳奎[2