剩余污泥基吸附劑吸附特性的研究.pdf

1、近幾十年來，環(huán)境中重金屬污染的負(fù)荷與日俱增，我國(guó)的水體中重金屬污染問題十分嚴(yán)重。吸附法是除去水體中重金屬離子污染的一種重要方法，但由于傳統(tǒng)吸附劑的價(jià)格、吸附能力以及后處理問題，傳統(tǒng)的吸附法受到比較大的限制。
　　剩余污泥是使用活性污泥法來處理城市污水時(shí)產(chǎn)生的廢物，它造成的環(huán)境污染已經(jīng)成為亟待解決的問題。剩余污泥是含有大量有機(jī)質(zhì)，細(xì)菌，離子性化合物與膠體物質(zhì)的固液混合物，它具有良好的重金屬離子吸附能力。因此，利用剩余污泥此特征，將其

2、制成具有良好重金屬離子吸附能力，成本低廉的吸附劑對(duì)于剩余污泥的資源化具有重要意義。
　　但剩余污泥自身在水中容易分散，直接作為吸附劑不便于實(shí)際應(yīng)用。因此首先通過交聯(lián)-改性的方法，將剩余污泥的機(jī)械強(qiáng)度提高，制成重金屬離子吸附劑，并用來吸附污水中的重金屬離子，以達(dá)到將剩余污泥資源化的目的。利用注射成型法，將剩余污泥制成規(guī)則的條形，然后使用環(huán)氧氯丙烷對(duì)剩余污泥條進(jìn)行交聯(lián)，獲得了不僅對(duì)Cu2+具有吸附能力，而且擁有較好機(jī)械強(qiáng)度的重金屬離子

3、吸附劑ECS(epichlorohydrin cross-linking sewage sludge)。除此之外，還探索了影響ECS機(jī)械強(qiáng)度與對(duì)Cu2+吸附性能的各因素，其中包括環(huán)氧氯丙烷的使用量、催化劑NaOH的使用量以及交聯(lián)過程的溫度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，使用環(huán)氧氯丙烷對(duì)剩余污泥進(jìn)行交聯(lián)，能夠大大提升剩余污泥的機(jī)械強(qiáng)度。
　　為了提高ECS對(duì)Cu2+的吸附能力，使用氯乙酸對(duì)ECS進(jìn)行羧甲基化，獲得剩余污泥基重金屬離子吸附劑CCS(c

4、arboxymethyl cross-linked sewagesludge)，CCS是具有較好機(jī)械強(qiáng)度與高吸附能力的重金屬離子吸附劑，它對(duì)Cu2+的最大吸附容量能夠達(dá)到65mg/g。ECS與CCS對(duì)Cu2+的吸附反應(yīng)動(dòng)力學(xué)曲線很好的契合了pseudo-second order模型，說明ECS與CCS對(duì)Cu2+的吸附機(jī)制是離子交換。
　　污泥吸附劑ECS與CCS除了能夠吸附污水中的重金屬離子之外，還能夠吸附污水中的有機(jī)染料。為了更

5、為全面的了解剩余污泥基吸附劑的吸附行為，研究了ECSi和CCS對(duì)有機(jī)染料物模型分子——次甲基藍(lán)(MB)的吸附情況，研究發(fā)現(xiàn)，ECS與CCS不僅對(duì)次甲基藍(lán)具有良好的吸附能力，并且其吸附時(shí)并不占用ECS與CCS上的Cu2+吸附位點(diǎn)，這說明，ECS與CCS能夠在高效吸附污水里的重金屬離子的同時(shí)，吸附污水中的有機(jī)染料。實(shí)驗(yàn)證明ECS與CCS對(duì)MB的吸附過程分為兩個(gè)階段:第一個(gè)階段為快速吸附期，位于0-24h之間，這是ECS與CCS表面的MB吸附

6、位點(diǎn)在發(fā)揮作用;第二個(gè)階段為緩慢吸附期，在吸附反應(yīng)進(jìn)行到24h以后，在此階段，是ECS與CCS內(nèi)部的MB吸附位點(diǎn)在發(fā)揮作用，而MB向ECS與CCS內(nèi)部擴(kuò)散的過程較為緩慢，所以使24h以后的吸附過程變的緩慢。
　　為了解決CCS對(duì)Cu2+吸附平衡時(shí)間過長(zhǎng)的問題，改善其重金屬離子動(dòng)力學(xué)吸附特性，利用廢棄的海帶與剩余污泥混合，制得了新的混合型污泥吸附劑SKA-c(sewage sludge and kelp mixed type ads

7、orbent)，將SKA-c交聯(lián)以后，獲得了污泥吸附劑SKA-c-Gi與SKA-c-Ei，這兩種重金屬離子吸附劑不僅對(duì)重金屬離子具有較高的吸附能力，并且具有較好的機(jī)械強(qiáng)度。相較于CCS，SKA-c-Gi與SKA-c-Ei具有更短的吸附反應(yīng)平衡時(shí)間，制備工藝簡(jiǎn)單，成本更加低廉的特點(diǎn)。
　　因此，自制的剩余污泥吸附劑CCS、SKA-c-Gi與SKA-c-Ei均具有以下優(yōu)點(diǎn):較好機(jī)械強(qiáng)度，在水中不易松散;對(duì)重金屬離子的高吸附能力;成本低