磁性污泥—花生壳基复合活性炭的制备及其吸附性能研究

发布时间：2018-01-06 19:37

  本文关键词：磁性污泥—花生壳基复合活性炭的制备及其吸附性能研究　出处：《西南交通大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：由于我国经济的高速发展,城镇污水处理厂的增加,污泥的产量也在急剧增加。目前我国未得到稳定化处理的污泥达到总产量的80%,从而导致了日益严重的环境污染问题。活性炭作为一种吸附能力的吸附材料,在环境保护、交通、工业生产、食品生产、农业、医疗卫生等领域得到广泛的使用。利用污泥制备活性炭,不仅有利于解决污泥处理处置这一大环境难题,而且也实现了污泥的资源化利用,已成为国内外研究的热点。鉴于污泥基活性炭比表面积小、含碳量低、灰分高等缺陷,本论文将另一种固体废弃物花生壳掺杂到污泥中,通过一步法制备出磁性污泥-花生壳基复合活性炭;并研究了所制复合活性炭对2种偶氮染料甲基橙和活性艳红K-2BP的吸附特性,并探讨了2种染料的吸附机理。本论文的主要研究内容和结论如下:(1)磁性污泥-花生壳基复合活性炭的制备以污水处理厂污泥和废弃花生壳两种固体废弃物为原材料,以碳酸钾(K2CO3)为活化剂,四氧化三铁(Fe304)为赋磁剂,通过调整原料配比,K2CO3与Fe3O4的用量,活化温度与时间等因素,优化了一步法制备复合活性炭的工艺条件。研究结果表明:原料5g(其中污泥含量65%),K2CO3用量1.5g,Fe304用量为0.5g,活化温度750℃,活化时间1h,所制备的复合活性炭碘值和亚甲基蓝值达到最大,分别为630.24mg/g和370.35mg/g。(2)磁性污泥-花生壳基复合活性炭的表征利用扫描电镜(SEM)、比表面积和孔径分布、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、Bohem滴定法、饱和磁强度等分别对复合活性炭的表面形态、孔洞、物相、表面官能团和磁性进行了表征。分析结果表明:所制备复合活性炭结构较蓬松,多孔结构较丰富,BET比表面积达到665.477(m2/g),总孔容为0.3617(cm3/g),平均孔径为2.306nm。其表面分布着羧基、羟基、酚羟基、内酯基等酸性官能团,其总量为1.5358(mmol/g)。添加的Fe304最终转化为碳化铁,其饱和磁强度为5.28 Am2/kg,在外加磁场下能实现磁分离。(3)研究磁性污泥-花生壳基复合活性炭对甲基橙和活性艳红K-2BP的吸附特性以2种偶氮染料为吸附质,自制的复合活性炭为吸附剂,研究了溶液pH、吸附时间、溶液初始浓度、吸附剂投加量、反应温度等因素对吸附效果的影响,并通过两种模型如动力学模型和热力学模型,探讨了2种偶氮染料吸附机理。结果表明:(a)在实验pH值为5～12时,pH对复合活性炭吸附甲基橙几乎没有任何影响。吸附时间、甲基橙初始浓度和反应温度与吸附量之间表现为正相关,而吸附剂投加量与吸附量则表现为负相关,在2h时吸附达到了平衡状态。复合活性炭吸附甲基橙的吸附行为可以用准二级动力学模型和Langmuir模型进行准确的描述,在40℃时,复合活性炭吸附单层饱和吸附量为216.83mg/g。(b)随溶液pH从2增加到9,活性艳红K-2BP的去除率先迅速减少然后趋于平衡。吸附时间、活性艳红K-2BP初始浓度和反应温度与吸附量表现为正相关关系,而吸附剂投加量与吸附量则表现为负相关关系,在2h时吸附达到了平衡状态。复合活性炭吸附活性艳红K-2BP的吸附行为可以用准二级动力学模型和Langmuir模型进行准确的描述,在40℃其单层最大饱和吸附量为269.69mg/g。
[Abstract]:Activated carbon is used to prepare activated carbon from sludge and waste peanut shell . The adsorption properties of activated carbon were studied by means of SEM , XRD , FT - IR , Bohem titration and saturation magnetization . The results showed that : ( a ) The adsorption behavior of activated carbon was 1.5358 ( mmol / g ) . The adsorption behavior of activated carbon on methyl orange and reactive brilliant red K - 2BP was 5.28 Am2 / kg . ( b ) As the pH of the solution increases from 2 to 9 , the removal of reactive brilliant red K - 2BP takes the lead in rapid reduction and then tends to be balanced . The adsorption time , the initial concentration of reactive brilliant red K - 2BP and the adsorption capacity show positive correlation . The adsorption behavior of the active bright red K - 2BP can be accurately described by using the quasi - secondary kinetic model and the Langmuir model , and the maximum saturated adsorption capacity at 40 鈩，

本文编号：1389264