污泥吸附劑的制備及吸附性能的研究進展.pdf

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1、污泥吸附劑的制備及吸附性能的研究進展1鐘志乾2蔡志紅3何張財東莞市環(huán)境保護監(jiān)測站摘要綜述污泥吸附劑的制備及吸附性能的研究進展，與商業(yè)活性炭進行經(jīng)濟技術對比，得出污泥吸附劑的獨特優(yōu)勢，指出其誘人開發(fā)前景。污泥吸附劑主要包括活性炭型吸附劑和生物吸附劑，目前主要應用于廢水中重金屬離子和色素的處理。研究發(fā)現(xiàn)，污泥吸附劑對于非極性污染物有更好親和性，其中生物吸附劑對于大分子色素具有獨特的優(yōu)勢，適合處理有機污染物，它實現(xiàn)了污泥的資源化利用，符合循環(huán)經(jīng)濟理念，值得推廣。目前國內在此方面的研究甚少，特別是在大氣領域還有待進一步開發(fā)。關鍵詞污泥處理吸附劑的制備循環(huán)

2、利用污泥資源化污泥是污水處理廠的主要副產(chǎn)物之一，成分復雜，含有難降解的有機物、重金屬和鹽類以及少量的病原微生物和寄生蟲卵等[1]，容易對環(huán)境造成二次污染，必須進行妥善處理。污泥的處理成本相當大，幾乎占到污水處理成本的50%甚至更多[2]。隨著城市化進程的加快，我國污水處理廠建設速度飛速增長。隨著“十一五”規(guī)劃的深入，各地縣級污水處理廠建設腳步也在加快，保守計算，截止到2010年底，我國至少有近3000座污水處理廠達到運營狀態(tài)，預計污水處理量將達4.4×1010m3·d-1[3]。在城市污水處理中，一般會產(chǎn)生占污水體積0.02%的污泥，按此比例，2

3、010年我國污泥量將達到3.21×109t，如何將產(chǎn)量巨大、成分復雜的污泥進行妥善處理，使其無害化、資源化，成為世界各國學者共同關注的重大課題。本文主要介紹污泥制備活性炭型吸附劑和生物吸附劑的研究進展。1活性炭型吸附劑活性炭是一種高性能吸附劑，具有豐富的孔隙結構，特別是發(fā)達的微孔，因而吸附容量大，且耐酸堿、耐熱、不溶于水和有機溶劑，被廣泛用于工業(yè)三廢治理、室內空氣污染治理、溶劑回收等環(huán)保領域。污泥的主要成分是大量的生物質固體，干污泥污泥中可揮發(fā)性有機碳占到35.9%-41.4%[6]，高溫焙燒后生成大量酥松多孔的結構，增大內比表面積。經(jīng)碳化處理，

4、其固定碳含量可達到46.84%[7]，高比例的碳含量使得污泥制備活性炭型吸附劑成為可能。用城市污水廠污泥制備價格低廉的吸附劑，是上個世紀70年代出現(xiàn)的一種新型利用途徑。下面就活性炭型吸附劑的制備及表征、吸附性能及其應用進行分析闡述。1.1制備及其表征活性炭型吸附劑的制備方法主要有兩類，一類是活化法，包括物理活化和化學活化，另一類就是微波誘導熱解法。目前應用較多的是化學活化法，其主要工藝流程如圖1。國內外科研工作者通過XRD，BET法，F(xiàn)T-IR，SEM污水處理廠脫水固體污泥等現(xiàn)代分析測試方法，結合液相吸附法對制備的吸附劑進行了表征。XiaogeC

5、hen[15]等以5mol/L的ZnCl105℃干燥24h2為活化劑，采用程序升溫法(15℃/min)，在500℃氮氣氛下制破碎、過20~40目篩，取篩下級份得BET比表面積達647.4m2/g，微孔占到32.7%。并指出該類吸附劑由于含有大量的硅而對非極性吸附質具用40%的ZnCl2溶液或20%的KOH溶液等活化劑浸泡7h有更好的親和力。任愛玲[17]等以城市污水廠污泥為基本原料、氯化鋅抽濾，于105℃下干燥12小時為活化劑，采用傳統(tǒng)制備工藝，通過正交試驗氮氣氛下，10~15℃/min程序升溫得出活化法的最佳工藝到550℃，活化1~2h條件為：

6、以40%氯化鋅待冷卻后用3mol/L的HCl洗滌3溶液為活化劑，于600℃次以上，除去ZnCl2下在氮氣氛中活化20min，固液比為1/2～抽濾，于105℃干燥箱中干燥12小時，存于干燥器中備用1/3。此種情況下制備的吸附劑大孔、中孔、微圖1化學活化法工藝流程圖Fig.1Theflowchartofchemicalactivation孔容積分別為0.39～0.53mL/g、0.10～0.15mL/g、0.15～0.23mL/g，比表面積為2－1193～256m?g，IR峰中出現(xiàn)C-OH，C-H，N＝O，C＝C圖2氯化鋅活化污泥活性炭的SEM照片F(xiàn)

7、ig.2SEMmicrographofZnCl2chlorided功能組，孔結構是具有平行壁的狹縫狀介孔結構。其SEMsludgeactivatedcarbon照片如圖2所示。1.2吸附性能及其應用目前，對活性炭型污泥吸附劑的吸附性能研究主要集中在處理廢水和廢氣兩個方面，其中在廢水處理方面的應用更為廣泛。1.2.1廢水處理夏暢斌[20]等用污泥吸附劑在室溫下吸附起始濃度≤50mg/L的Cr(Ⅵ)，20min后，其吸附率可達95%以上。翟云波[21]等利用污泥吸附劑在間歇反應器內對水溶液中Cd2+和Ni2+離子進行了吸附性能研究，在吸附劑投加量不少

8、于10g·L-1和20g·L-1的條件下，Cd2+，Ni2+離子吸附達到平衡時的接觸時間僅為60min。在染料廢水的處理方面，尹炳奎[2