不同改性污泥陶粒对室内甲醛的吸附研究

发布时间：2020-05-01 20:06

【摘要】：近年来,随着室内装修行业的快速发展与普及,室内甲醛污染日益严重,成为人们关注的焦点。活性炭吸附法是目前运用较为广泛的一种去除甲醛方法,但由于其价格比较昂贵,再生较困难等特点。因此本文以城市生活污水处理厂的污泥与黏土烧制的污泥陶粒为研究对象,通过静态吸附法及固定床动态吸附法研究污泥陶粒对甲醛的吸附机理。同时对污泥陶粒进行酸浸渍改性、沸石化改性以及重金属负载改性,并研究了改性后污泥陶粒对甲醛的吸附效果,以期得到一种廉价且高吸附效果的材料,为室内甲醛的去除研究提供参考。研究所取得的结果如下:1.污泥陶粒的表征以污泥和黏土为原料在1250℃制得的污泥陶粒表面釉质,内部多孔。其浸出重金属含量符合GB 5085.3-2007《危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别》标准限值。2.污泥陶粒对甲醛的吸附以污泥陶粒为吸附剂,甲醛气体为吸附质,测定了在静态吸附条件下污泥陶粒对甲醛的平衡吸附量,并通过伪一阶动力学模型、伪二阶动力学模型及颗粒内扩散模型,探索了污泥陶粒对甲醛的吸附机理。结果表明:(1)污泥陶粒对甲醛的吸附量随着粒径的降低而增加,其中2 mm粒径污泥陶粒对甲醛的吸附量为0.00620 mg·g~(-1),净化效率为8.01%。(2)动力学拟合发现,污泥陶粒对甲醛的吸附符合伪一阶动力学,为物理吸附过程。(3)利用颗粒内扩散模型拟合吸附量随时间变化数据,发现整个吸附过程分外扩散、内扩散及多层吸附三个阶段,分别受到比表面积,微孔及中孔的影响。3.污泥陶粒酸浸渍改性、沸石化改性以及重金属负载改性污泥陶粒对甲醛的吸附效果不理想,对污泥陶粒进行酸浸渍改性、沸石化改性以及重金属负载改性,通过静态吸附法测定了改性后污泥陶粒对甲醛的平衡吸附量,并通过伪一阶动力学模型、伪二阶动力学模型及颗粒内扩散模型,探索了改性后污泥陶粒对甲醛的吸附机理。结果表明:(1)利用盐酸及磷酸浸渍对污泥陶粒进行酸改性。在硫酸浸渍改性中,随着酸浓度的增加,改性后陶粒对甲醛的吸附量先减后增,在1 mol·L~(-1)硫酸浸渍改性中,污泥陶粒对甲醛的吸附量为0.00838 mg·g~(-1),吸附效率为10.8%,比未改性陶粒提高了34.83%。磷酸浸渍改性中,随着酸浓度的增加,改性后陶粒对甲醛的吸附量递减,在1 mol·L~(-1)磷酸浸渍改性中,污泥陶粒对甲醛的吸附量0.00537mg·g~(-1),吸附效率为6.97%,比未改性陶粒降低了12.98%。(2)通过碱水热反应对污泥陶粒进行沸石化处理。结果表明,随着碱水热反应温度的越高,沸石化改性后陶粒对甲醛的吸附效果越好,同时碱浓度越高,沸石化改性后陶粒对甲醛的吸附效果也越好。在160℃条件下,5 mol·L~(-1)的氢氧化钠沸石化改性陶粒对甲醛的吸附量为0.0224 mg·g~(-1),吸附效率为28.83%,是未改性陶粒的3.60倍,而5 mol·L~(-1)的氢氧化钾沸石化改性陶粒对甲醛的吸附量为0.0226 mg·g~(-1),吸附效率为29.04%,是未改性陶粒的3.63倍。动力学拟合发现沸石化改性陶粒对甲醛的吸附过程,主要为物理吸附过程。利用颗粒内扩散模型拟合,发现沸石化改性主要通过改变陶粒中孔容积含量的大小来提高对甲醛的吸附效果。(3)通过对污泥陶粒负载磁性Fe_3O_4、TiO_2及MnO_2改性。结果表明,铁负载改性污泥陶粒中,单纯铁负载改性基本不增加污泥陶粒对甲醛的吸附效果,而当与铝和锰两种金属按照摩尔比为6:1添加改性后,其改性后对甲醛的吸附效果均显著增加,Fe-Mn改性陶粒对甲醛的净化效果最好,净化效率为86.93%,是未改性的10.7倍。光催化改性中,通过负载TiO_2,在365 nm紫外灯照射条件下,光催化改性陶粒对甲醛的净化效率比无紫外光照射条件下提高了23.78%,同时重金属铁的添加降低了TiO_2对甲醛的光催化降解作用,而铜及锰重金属的添加增加了TiO_2对甲醛的光催化降解作用。锰负载改性中,随着浸渍液高锰酸钾浓度的增加,锰负载改性陶粒对甲醛的吸附量也随之增加,其中浸渍20 g·L~(-1)的高锰酸钾浸渍锰改性陶粒对甲醛的净化效果最好,为77.99%,是未改性的9.74倍。动力学拟合发现重金属负载改性陶粒对甲醛的吸附过程,主要为物理吸附过程。利用颗粒内扩散模型拟合,发现负载重金属改性主要通过改变陶粒中孔及大孔容积含量的大小来提高对甲醛的吸附效果。
【图文】：

技术路线图,技术路线,陶粒,污泥

（2）污泥陶粒对甲醛的吸附以污泥陶粒为吸附剂，甲醛气体为吸附质，测定了在静态吸附条件下污泥陶粒对甲醛的平衡吸附量。并通过伪一阶动力学模型、伪二阶动力学模型及颗粒内扩散模型，探索了污泥陶粒对甲醛的吸附机理。（3）污泥陶粒的改性针对污泥陶粒比表面积小、吸附甲醛能力弱的缺点，将所制污泥陶粒进行酸浸渍改性、沸石化改性以及重金属负载改性，来提高污泥陶粒对甲醛的吸附能力。以硫酸及磷酸为酸改性剂，通过控制浸渍酸浓度来制备酸改性陶粒；以氢氧化钾及氢氧化钠作为沸石化改性剂，通过控制碱水热反应温度及碱液浓度来制备沸石陶粒；以铁、钛以及锰作为负载重金属，通过控制负载重金属量及重金属混合种类来制备重金属负载改性陶粒。并通过静态吸附法测定了改性后污泥陶粒对甲醛的平衡吸附量，并通过伪一阶动力学模型、伪二阶动力学模型及颗粒内扩散模型，探索了改性后污泥陶粒对甲醛的吸附机理。2.4 技术路线

陶粒,污泥,回转窑

第三章陶粒的制备及吸附性能（2）将形成的生料球传输至回转窑内进行预热处理，去除表面存在的水分，随后与糠粉燃料一起回转窑的焙烧阶段，最终得到成品的污泥陶粒。焙烧阶段的温度通过控制室控制在 1250 ℃左右，，而回转窑中预热段以及污泥干燥段的热量均采用焙烧阶段的余热，充分节约能源。而整个阶段产生的烟气粉尘经过布袋除尘器以及两次洗涤塔洗涤后达到标准排放。
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU834.8;X51

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