污泥活性炭的制备及对制药废水吸附性能的研究

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论文以城市污水处理厂剩余污泥为原料,分别采用两种化学活化法制备了污泥活性炭,研究了污泥活性炭制备过程中的主要影响及工艺条件。以碘吸附值作为污泥活性炭吸附性能的考察指标,通过单因素试验和正交试验,研究了制备污泥活性炭的优化工艺条件。结果表明:(1)ZnCl2/CuCl2复合活化法制备污泥活性炭的最佳工艺条件为活化温度为500℃,活化时间为60min,ZnCl2为3mol/l,CuCl2为0.3mol/l,吸附效果的影响大小依次为活化温度>活化时间>活化剂C1浓度>活化剂C2浓度,最佳条件下碘吸附值为534mg/g。(2)ZnCl2作为单一活化剂制备污泥活性炭的最佳工艺条件为活化温度为550℃,活化时间为90min,ZnCl2为4mol/l,最佳条件下碘吸附值为392mg/g。借助比表面积测定仪测定孔隙结构、用红外光谱分析表面化学结构。结果表明,制备的活性炭平均孔径为24.94nm,BET比表面积为356.70m2/g有较为丰富的中孔分布,适于吸附大分子有机废水。将ZnCl2/CuCl2复合活化法在最佳工艺条件下的制备污泥活性炭用于处理制药废水,以COD和TOC为考察指标,研究了污泥活性炭的吸附性能。结果表明,活性炭投加量为0.8g、吸附时间为150min、废水pH值=5时,COD的最大去除率为78.32%,TOC的最大去除率为63.08%.分形维数能够描述制备过程中所得污泥活性炭的表面粗糙度,论文建立了分形维数值与制备工艺及其碘吸附值变化规律的关系。结果表明,样品的分形维数值越大,其吸附性能越好。
摘要第3-4页
Abstract第4页
第1章 绪论第7-20页
    1.1 研究背景第7-8页
    1.2 国内外研究进展第8-11页
        1.2.1 制备污泥活性的研究进展第8-9页
        1.2.2 制药废水的处理工艺及研究进展第9-11页
    1.3 分形理论在环境方面的应用研究第11-16页
        1.3.1 在吸附材料表征中的应用第11-13页
        1.3.2 在传质扩散中的应用第13-14页
        1.3.3 水处理其他领域中的应用第14-15页
        1.3.4 在大气污染治理中的应用第15页
        1.3.5 研究展望第15-16页
    1.4 研究意义第16-18页
        1.4.1 剩余污泥制备活性炭的研究意义第16-17页
        1.4.2 污泥活性炭处理制药废水的研究意义第17-18页
    1.5 论文研究内容第18-20页
第2章 污泥活性炭的制备第20-31页
    2.1 原料污泥性能指标第20页
    2.2 污泥活性炭的制备第20-23页
        2.2.1 仪器及试剂第20-21页
        2.2.2 复合活化法制备污泥活性炭试验第21-22页
        2.2.3 测定的指标及方法第22-23页
    2.3 污泥活性炭优化试验第23-29页
        2.3.1 ZnCl_2/CuCl_2 复合活化剂制备污泥活性炭优化试验第23-27页
        2.3.2 ZnCl_2 单一活化剂制备污泥活性炭优化试验第27-29页
    2.4 本章小结第29-31页
第3章 污泥活性炭的结构表征第31-37页
    3.1 试验部分第31-33页
        3.1.1 试验样品的制备第31页
        3.1.2 试验测定的项目及方法第31页
        3.1.3 表征原理第31-33页
    3.2 污泥活性炭的孔结构分析第33-36页
        3.2.1 污泥活性炭的吸附脱附等温线及孔容分布第33-35页
        3.2.2 污泥活性炭的比表面积第35-36页
        3.2.3 污泥活性炭的红外光谱分析第36页
    3.3 本章小结第36-37页
第4章 污泥活性炭对制药废水的吸附性能研究第37-47页
    4.1 概述第37页
    4.2 试验部分第37-38页
        4.2.1 试验仪器及试剂第37-38页
        4.2.2 试验方法第38页
        4.2.3 测定的项目及方法第38页
    4.3 试验结果与讨论第38-46页
        4.3.1 吸附影响因素第38-40页
        4.3.2 吸附等温线方程的建立第40-43页
        4.3.3 吸附动力学研究第43-46页
    4.4 本章小结第46-47页
第5章 污泥活性炭的分形研究第47-54页
    5.1 分形吸附模型第47页
    5.2 分形吸附规律第47-53页
        5.2.1 试验方法第47-48页
        5.2.2 分形维数的确定第48-53页
    5.3 本章小结第53-54页
第6章 环境及社会效益第54-55页
第7章 结论与建议第55-57页
    7.1 主要结论第55-56页
    7.2 不足与建议第56-57页
参考文献第57-62页
致谢第62-63页
附录A 在校期间发表的论文第63-64页
附录B 管式电阻炉的设计第64-65页
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