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給水廠污泥改性活性炭去除硝酸鹽氮的性能研究

發(fā)布時間:2021-12-15 19:00
  硝酸鹽污染對飲用水供應(yīng)造成嚴(yán)重威脅并導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化。在多種硝酸鹽的去除方法中,吸附法較為簡單、方便;钚蕴烤哂旋嫶蟮谋缺砻娣e和發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)且表面的官能團(tuán)種類豐富,因此是應(yīng)用廣泛的吸附劑。但活性炭吸附具有無選擇性,通過在活性炭表面負(fù)載金屬改性,可以提高活性炭對硝酸鹽的吸附能力。給水廠污泥中含有大量的鐵、鋁元素,可以利用給水廠污泥中的鐵/鋁對活性炭進(jìn)行金屬負(fù)載改性,以提高其對硝酸鹽的吸附能力。本研究利用鹽酸溶解給水廠污泥中的鐵、鋁并對活性炭進(jìn)行改性,考察改性活性炭對硝酸鹽的吸附性能。在制備改性活性炭的過程中,通過條件優(yōu)化試驗,探究改性活性炭的最優(yōu)改性條件。同時,通過XRF、BET、FTIR和Zeta電位等分析手段探究活性炭改性前后的微觀變化,并通過吸附影響因素試驗和動力學(xué)熱力學(xué)模型分析改性活性炭對硝酸鹽的吸附機(jī)理。改性條件優(yōu)化試驗表明,污泥溶液的pH較低時,污泥中的金屬離子溶解的效果更好。試驗使用400ml的1+9鹽酸稀釋至1L用以溶解100g給水廠污泥,將酸溶解的水廠污泥溶液靜置3d后取上清液作改性溶劑,使用污泥溶液的上清液改性可以減少污泥內(nèi)雜質(zhì)對改性效果的影響。制備改性活性炭的最優(yōu)... 

【文章來源】:北京建筑大學(xué)北京市

【文章頁數(shù)】:83 頁

【學(xué)位級別】:碩士

【部分圖文】:

給水廠污泥改性活性炭去除硝酸鹽氮的性能研究


技術(shù)路線圖

污泥,溶液,活性炭


第3章改性活性炭的制備及條件優(yōu)化的試驗研究17第3章改性活性炭的制備及條件優(yōu)化的試驗研究本章主要對兩種改性活性炭(氯化鋅改性和水廠污泥改性)的制備方法和優(yōu)化條件進(jìn)行分析,對比了原活性炭和改性活性炭對硝酸鹽氮的吸附特性,并對改性條件和吸附條件中的影響因素進(jìn)行分析。3.1不同因素對溶解水廠污泥的影響水廠污泥改性活性炭是以活性炭為原料,負(fù)載上從水廠污泥中溶解出的金屬離子。在這個過程中,為使污泥中的金屬離子充分溶解出來,試驗探究了溶液pH、污泥形態(tài)等因素的影響,具體試驗步驟如2.3.2所述。溶解后的水廠污泥溶液如圖3-1所示。(a)(b)(c)圖3-1水廠污泥溶液(a)懸濁液(b)上清液(c)沉淀Fig.3-1Sludgesolutionofwatertreatmentresidual(a)Suspension(b)Supernatant(c)precipitation為對比不同處理條件下的溶解水廠污泥的處理效果,溶解污泥后進(jìn)行活性炭改性試驗和吸附硝酸鹽氮試驗。活性炭改性試驗的具體步驟如下:在250mL的具塞錐形瓶中加入固定體積的污泥溶液,然后加入去離子水稀釋至100mL,加入2.0g改性活性炭。25℃的條件下,放入恒溫水浴振蕩器中以120rpm的速度下震蕩12h,然后用去離子水沖洗活性炭3-4次,在105℃下烘干4h。吸附硝酸鹽氮試驗具體步驟如2.3.1所述。在活性炭改性試驗中,由于污泥中含有多種金屬離子,難以用溶液濃度來表示溶液的成分含量,本試驗中均以溶液體積作為變量,用以分析污泥溶液濃度對改性活性炭的影響。試驗結(jié)果如表3-1所示。為確定兩種改性方法對活性炭的改良效果,實驗對照組為未改性的原始活性炭吸附硝酸鹽氮,具體步驟同2.3.1所述。

示意圖,螯合,示意圖,酸性


這是由于活性炭在負(fù)載金屬改性的過程中,活性炭表面的酸性含氧官能團(tuán)上的酸性吸附位點被金屬離子占據(jù),酸性含氧官能團(tuán)的減少導(dǎo)致改性活性炭的pHzpc升高[77];钚蕴勘砻娴乃嵝院豕倌軋F(tuán)主要有羧基、內(nèi)酯基、酚羥基等,其中羧基的酸性最強(qiáng),對吸附金屬離子發(fā)揮重要作用,主要吸附機(jī)理為靜電引力吸附和酸性基團(tuán)上H+與金屬離子交換吸附[78]。Rios等研究表明[79],羧基與金屬離子通過螯合反應(yīng)相連接,使金屬離子吸附在活性炭表面,螯合反應(yīng)示意圖如圖4-8所示,螯合反應(yīng)方程式如下所示:+M(COOH)(COOH)M+Hnnnn(4-1)圖4-8Rios等[79]研究提出的螯合反應(yīng)示意圖Fig.4-8SchematicdiagramofchelationreactionproposedbyRiosetal.

【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
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碩士論文
[1]活性炭改性方法及其對水中氨氮吸附性能的技術(shù)研究[D]. 崔笑穎.河北建筑工程學(xué)院 2019
[2]改性活性炭對水中硝酸鹽和磷酸鹽的吸附作用研究[D]. 鄭雯婧.上海海洋大學(xué) 2015
[3]給水廠污泥資源化利用研究[D]. 程雪莉.西安建筑科技大學(xué) 2014
[4]蛋白質(zhì)zeta電位與離子交換層析分離的相關(guān)性研究[D]. 葉進(jìn)富.浙江大學(xué) 2006



本文編號:3536972

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