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城市污泥添加软锰矿制备活性炭的研究
作者:管理员    发布于:2017-11-11 09:03:02    文字:【】【】【

  资源化。E-nail注-4.但目前的研究结果表明,污泥活性炭对重金属的吸附容量较小。同时,在活性炭制备过程中添加微量添加剂以提高活性炭质量的研究也屡见报道软锰矿作为一种常见的矿物,广泛分布于中国,其主要成分为Mn2、Fe23,同时含有微量的Ti、Ni等元素,价格低廉;已有研究人员将其用于污泥活性炭的制备过程中,发现添加软锰矿能够改善污泥活性炭的吸附性能1-12.由于将软锰矿应用于污泥活性炭改性的研究工作仅处于初步探索阶段,目前对于在污泥中添加软锰矿制备的活性炭的结构、性能以及软锰矿在活性炭制备过程中所起的作用还不甚清楚,本次研究工作希望在此有所进展。

  以活性污泥法为代表的生物处理技术已广泛地应用于城市污水处理,采用生物技术处理污水时会产生大量的污泥。目前城市污水处理厂污泥的主要处置方法有填埋、农用、焚烧等,但这几种方法在我国的运用都受到很大的限制。由于污泥中含有较多的有机质成分,目前主要趋向于对其进行资源化利用。其中,污泥制备活性炭已引起国内外广泛关(b)改性炭污泥炭与改性炭电镜图Fig.由可以看出,改性炭(b)分散得更加均匀,表面粗糙度也明显增大,表面受到严重刻蚀,细孔结构更加发达,较多的过渡孔向内部延伸,微孔比例提高,孔隙率也进一步得到提高。这直观地验证了比表面积及孔结构测定的结果,即改性炭的孔结构与污泥炭的孔结构基本一致,大多属于微孔和过渡孔。

  2.3傅立叶变换红外光谱分析准确称取0.01g样品,采用傅立叶变换红外光谱测定活性炭的表面官能团结构,结果如所示。

  由可以看出,污泥炭和改性炭的红外光谱cm-1处出现的峰为饱和烷烃C―H的伸缩振动峰14,说明有芳香族化合物的存在;在1 045cm-1处出现的是C―O的伸缩振动15,表明有醚、酯、醇类化合物的存在;在1600cm-1左右处出现的主要是C=O和C=C键的吸收峰15左右处,主要是脂肪族C―H的吸收峰,在3400cm-1左右处,主要是羟基(一OH)的吸收峰15.改性炭和污泥炭红外谱图的差异主要有:在cm-1处,与污泥炭相比,改性炭吸收峰较弱,说明在其制备过程中芳香族化合物分解得更为彻底。在1 045cm-1处改性炭产生的吸收峰也明显弱于污泥炭产生的吸收峰。在1080cm-1时,改性炭出现一个波峰,而污泥炭在此的波峰较不明显,根据Duggan和Allen 14的研究结果,可以认为是Si―O―Si或Si―O―C结构引起的,波峰高低与受试材料中Si的浓度较为明显有关(由表2知,软锰矿中SiO:含量较高)。另外,改性炭在2 300cm-1处出现了较为明显的的吸收峰15,而污泥炭在该位置的吸收峰则不大明显,这主要是因为在活性炭的制备过程中造成了的断裂,从而造成了炭的损失;而软锰矿的加入在定温度范围内有利于减少炭的烧失。

  通过对上述红外谱图的分析,可以推测软锰矿在活性炭制备过程中的作用机理:主要是因为软锰XI湛筇驾伞郐5马哲,3->荪3蓉益这。°卅,筇斗霉汜鹑,挪涝邯嶙。斛31辞丑汩埘。03蓉益,到斛珥14郅H埘sips蓉益字,K埘Feo3苕Mno蓉益。琳曲珥14丑siosi霉崩砷tt崩,sio埘挪到3筇驾霉鲥fflftbi-sif菡,斛珥14丑Feo3苕Mnostb斛鄞气丑褂t努鲥砷伞髁埘HH鄞气斛311辞-鄞气荪HDP矣K晌丑塍矣埘ta蓉3伞载。

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  比较中两个样品的TG曲线可知,污泥样品和软锰矿-污泥样品在500C之前失重规律基本相同,当热解温度大于500C时,两个样品的失重率差异增大,在540C时,污泥样品和软锰矿-污泥样品的失重率分别为46和51;同时由中两个样品的DTG曲线可知,在540C时,污泥样品和软锰矿-污泥样品的分解速率达到大,分别为93min-1.软锰矿-污泥样品的大分解速率大于污泥样品的大分解速率,这与在该温度(540C)下两个样品的失重率差值大(见)相吻合。而该大分解速率所对应的温度正是样品炭化的温度,由此可以推测,软锰矿中含有的Fe23和Mn2在该温度条件下促进了软锰矿-污泥样品中有机物的分解,有利于挥发份的增加,从而导致失重增加,3结论用城市污泥添加软锰矿制备的活性炭孔分布较均匀,其中过渡孔占绝大部分,比表面积为354.198m2/g,总孔容为0.为0.159cm3/g,平均孔半径为4. 6nm,碘吸附值为558.05mg/g.上述性能参数相较于纯污泥制备的活性碳都有较大程度的提高。

  在改性炭的制备过程中,软锰矿催化了污泥中有机质的分解,同时为新生炭提供了更多的骨架,促进了积炭反应,有助于形成孔隙发达的微晶结构。

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