氮官能化法制备污泥活性炭及其对高氯酸盐的去除研究

发布时间：2024-10-05 02:30

　　高氯酸盐能够通过水和食物进入人体中，由于其与碘离子有着相似的电荷和离子半径，并且其结合能力强于碘离子，因此会优先被甲状腺吸收，影响甲状腺激素的正常分泌，阻碍人体正常的生长和发育。此外，高氯酸盐可以通过母体作用于胎儿，给胎儿的生长发育带来更大的危害。活性炭作为一种优良的多孔性材料广泛应用于污染物处理的各个方面，但是研究发现原始的颗粒活性炭对高氯酸盐的去除能力有限。污泥活性炭具有与活性炭相似的表面结构，且其以污水处理厂的剩余污泥为原材料，成本十分低廉，开发污泥活性炭高氯酸盐吸附剂，能够同时实现污泥的无害化处理和高氯酸盐的去除，具有重大的经济效益和环境效益。本课题中，将剩余污泥在氨气气氛下热解得到初级污泥活性炭材料，再通过氮官能化法对其进行改性处理得到能够有效去除高氯酸盐的污泥活性炭。氮官能化处理包含三个步骤：氧化活化、氨氧化、甲基化。硝酸或者双氧水的活化处理能够很大程度上增大污泥活性炭的比表面积和孔体积，提高污泥活性炭表面的氧含量。氨化处理能够更进一步地改善污泥活性炭表面的孔径结构，特别是增加微孔体积。最重要的是氨化处理能够提高污泥活性炭中吡啶（N-6）和季铵盐(N-Q)的含量，N-6和N-...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
目录
插图索引
附表索引
第1章 绪论
    1.1 高氯酸盐的来源及性质
    1.2 高氯酸盐污染的现状及其危害
        1.2.1 高氯酸盐的污染现状
        1.2.2 高氯酸盐的危害及环境标准
    1.3 高氯酸盐处理方法的研究进展
        1.3.1 活性炭去除法
        1.3.2 离子交换法
        1.3.3 化学还原法
        1.3.4 膜分离技术法
        1.3.5 生物处理法
        1.3.6 复合反应法
    1.4 污泥活性炭吸附剂的特点
        1.4.1 污泥活性炭的制备及其理化性质
        1.4.2 污泥活性炭的去除原理
        1.4.3 污泥活性炭的改性研究及其应用
    1.5 本课题的研究意义和研究内容
        1.5.1 研究意义
        1.5.2 研究内容
第2章 实验材料与方法
    2.1 实验主要试剂与设备
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验设备
    2.2 实验检测方法
    2.3 污泥原材料分析
        2.3.1 污泥的化学组成和元素分析
        2.3.2 污泥的热重分析
    2.4 初级污泥活性炭（SAC）的制备
        2.4.1 污泥原材料的前处理
        2.4.2 污泥热解制备初级污泥活性炭
    2.5 本章小结
第3章 氮官能化法处理进程对污泥活性炭表面性质及高氯酸盐去除能力的影响
    3.1 氮官能化法污泥活性炭的制备
        3.1.1 硝酸氧化活化 SAC（ASAC）
        3.1.2 双氧水氧化活化 SAC（HSAC）
        3.1.3 氨化处理 ASAC、HSAC (NASAC、NHSAC)
        3.1.4 NASAC、NHSAC 的烷基化处理（CH3-NASAC、CH3-NASAC）
    3.2 表面特征分析
        3.2.1 比表面积和孔径分析
        3.2.2 XPS 分析
    3.3 不同程度氮官能化处理的污泥活性炭对高氯酸盐的去除试验
    3.4 本章小结
第4章 不同氨化条件对 CH3-NASAC、CH3-NASAC 理化性质及高氯酸盐去除能力的影响
    4.1 氨化处理条件及得到的污泥活性炭编号
    4.2 氨化温度和氨化时间对氮官能化污泥活性炭理化性质的影响
        4.2.1 SEM 分析
        4.2.2 BET 分析
        4.2.3 FTIR 分析
        4.2.4 XPS 分析
    4.3 氨化时间和氨化温度对氮官能化污泥活性炭高氯酸盐去除去除的影响
    4.4 氮官能化污泥活性炭理化特征对高氯酸盐去除的影响
    4.5 本章小结
第5章 实验条件对氮官能化污泥活性炭去除高氯酸盐的影响及其再生研究
    5.1 溶液 pH 值对去除效果的影响
    5.2 高氯酸盐浓度对去除效果的影响
    5.3 氮官能化污泥活性炭的再生研究
    5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
附录 A 攻读硕士学位期间所发表的论文和专利
致谢



本文编号：4007436