【摘要】：近年來(lái),隨著室內(nèi)裝修行業(yè)的快速發(fā)展與普及,室內(nèi)甲醛污染日益嚴(yán)重,成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)�；钚蕴课椒ㄊ悄壳斑\(yùn)用較為廣泛的一種去除甲醛方法,但由于其價(jià)格比較昂貴,再生較困難等特點(diǎn)。因此本文以城市生活污水處理廠的污泥與黏土燒制的污泥陶粒為研究對(duì)象,通過(guò)靜態(tài)吸附法及固定床動(dòng)態(tài)吸附法研究污泥陶粒對(duì)甲醛的吸附機(jī)理。同時(shí)對(duì)污泥陶粒進(jìn)行酸浸漬改性、沸石化改性以及重金屬負(fù)載改性,并研究了改性后污泥陶粒對(duì)甲醛的吸附效果,以期得到一種廉價(jià)且高吸附效果的材料,為室內(nèi)甲醛的去除研究提供參考。研究所取得的結(jié)果如下:1.污泥陶粒的表征以污泥和黏土為原料在1250℃制得的污泥陶粒表面釉質(zhì),內(nèi)部多孔。其浸出重金屬含量符合GB 5085.3-2007《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)-浸出毒性鑒別》標(biāo)準(zhǔn)限值。2.污泥陶粒對(duì)甲醛的吸附以污泥陶粒為吸附劑,甲醛氣體為吸附質(zhì),測(cè)定了在靜態(tài)吸附條件下污泥陶粒對(duì)甲醛的平衡吸附量,并通過(guò)偽一階動(dòng)力學(xué)模型、偽二階動(dòng)力學(xué)模型及顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型,探索了污泥陶粒對(duì)甲醛的吸附機(jī)理。結(jié)果表明:(1)污泥陶粒對(duì)甲醛的吸附量隨著粒徑的降低而增加,其中2 mm粒徑污泥陶粒對(duì)甲醛的吸附量為0.00620 mg·g~(-1),凈化效率為8.01%。(2)動(dòng)力學(xué)擬合發(fā)現(xiàn),污泥陶粒對(duì)甲醛的吸附符合偽一階動(dòng)力學(xué),為物理吸附過(guò)程。(3)利用顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型擬合吸附量隨時(shí)間變化數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)整個(gè)吸附過(guò)程分外擴(kuò)散、內(nèi)擴(kuò)散及多層吸附三個(gè)階段,分別受到比表面積,微孔及中孔的影響。3.污泥陶粒酸浸漬改性、沸石化改性以及重金屬負(fù)載改性污泥陶粒對(duì)甲醛的吸附效果不理想,對(duì)污泥陶粒進(jìn)行酸浸漬改性、沸石化改性以及重金屬負(fù)載改性,通過(guò)靜態(tài)吸附法測(cè)定了改性后污泥陶粒對(duì)甲醛的平衡吸附量,并通過(guò)偽一階動(dòng)力學(xué)模型、偽二階動(dòng)力學(xué)模型及顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型,探索了改性后污泥陶粒對(duì)甲醛的吸附機(jī)理。結(jié)果表明:(1)利用鹽酸及磷酸浸漬對(duì)污泥陶粒進(jìn)行酸改性。在硫酸浸漬改性中,隨著酸濃度的增加,改性后陶粒對(duì)甲醛的吸附量先減后增,在1 mol·L~(-1)硫酸浸漬改性中,污泥陶粒對(duì)甲醛的吸附量為0.00838 mg·g~(-1),吸附效率為10.8%,比未改性陶粒提高了34.83%。磷酸浸漬改性中,隨著酸濃度的增加,改性后陶粒對(duì)甲醛的吸附量遞減,在1 mol·L~(-1)磷酸浸漬改性中,污泥陶粒對(duì)甲醛的吸附量0.00537mg·g~(-1),吸附效率為6.97%,比未改性陶粒降低了12.98%。(2)通過(guò)堿水熱反應(yīng)對(duì)污泥陶粒進(jìn)行沸石化處理。結(jié)果表明,隨著堿水熱反應(yīng)溫度的越高,沸石化改性后陶粒對(duì)甲醛的吸附效果越好,同時(shí)堿濃度越高,沸石化改性后陶粒對(duì)甲醛的吸附效果也越好。在160℃條件下,5 mol·L~(-1)的氫氧化鈉沸石化改性陶粒對(duì)甲醛的吸附量為0.0224 mg·g~(-1),吸附效率為28.83%,是未改性陶粒的3.60倍,而5 mol·L~(-1)的氫氧化鉀沸石化改性陶粒對(duì)甲醛的吸附量為0.0226 mg·g~(-1),吸附效率為29.04%,是未改性陶粒的3.63倍。動(dòng)力學(xué)擬合發(fā)現(xiàn)沸石化改性陶粒對(duì)甲醛的吸附過(guò)程,主要為物理吸附過(guò)程。利用顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型擬合,發(fā)現(xiàn)沸石化改性主要通過(guò)改變陶粒中孔容積含量的大小來(lái)提高對(duì)甲醛的吸附效果。(3)通過(guò)對(duì)污泥陶粒負(fù)載磁性Fe_3O_4、TiO_2及MnO_2改性。結(jié)果表明,鐵負(fù)載改性污泥陶粒中,單純鐵負(fù)載改性基本不增加污泥陶粒對(duì)甲醛的吸附效果,而當(dāng)與鋁和錳兩種金屬按照摩爾比為6:1添加改性后,其改性后對(duì)甲醛的吸附效果均顯著增加,Fe-Mn改性陶粒對(duì)甲醛的凈化效果最好,凈化效率為86.93%,是未改性的10.7倍。光催化改性中,通過(guò)負(fù)載TiO_2,在365 nm紫外燈照射條件下,光催化改性陶粒對(duì)甲醛的凈化效率比無(wú)紫外光照射條件下提高了23.78%,同時(shí)重金屬鐵的添加降低了TiO_2對(duì)甲醛的光催化降解作用,而銅及錳重金屬的添加增加了TiO_2對(duì)甲醛的光催化降解作用。錳負(fù)載改性中,隨著浸漬液高錳酸鉀濃度的增加,錳負(fù)載改性陶粒對(duì)甲醛的吸附量也隨之增加,其中浸漬20 g·L~(-1)的高錳酸鉀浸漬錳改性陶粒對(duì)甲醛的凈化效果最好,為77.99%,是未改性的9.74倍。動(dòng)力學(xué)擬合發(fā)現(xiàn)重金屬負(fù)載改性陶粒對(duì)甲醛的吸附過(guò)程,主要為物理吸附過(guò)程。利用顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型擬合,發(fā)現(xiàn)負(fù)載重金屬改性主要通過(guò)改變陶粒中孔及大孔容積含量的大小來(lái)提高對(duì)甲醛的吸附效果。
【圖文】：

（2）污泥陶粒對(duì)甲醛的吸附以污泥陶粒為吸附劑，甲醛氣體為吸附質(zhì)，測(cè)定了在靜態(tài)吸附條件下污泥陶粒對(duì)甲醛的平衡吸附量。并通過(guò)偽一階動(dòng)力學(xué)模型、偽二階動(dòng)力學(xué)模型及顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型，探索了污泥陶粒對(duì)甲醛的吸附機(jī)理。（3）污泥陶粒的改性針對(duì)污泥陶粒比表面積小、吸附甲醛能力弱的缺點(diǎn)，將所制污泥陶粒進(jìn)行酸浸漬改性、沸石化改性以及重金屬負(fù)載改性，來(lái)提高污泥陶粒對(duì)甲醛的吸附能力。以硫酸及磷酸為酸改性劑，通過(guò)控制浸漬酸濃度來(lái)制備酸改性陶粒；以氫氧化鉀及氫氧化鈉作為沸石化改性劑，通過(guò)控制堿水熱反應(yīng)溫度及堿液濃度來(lái)制備沸石陶粒；以鐵、鈦以及錳作為負(fù)載重金屬，通過(guò)控制負(fù)載重金屬量及重金屬混合種類來(lái)制備重金屬負(fù)載改性陶粒。并通過(guò)靜態(tài)吸附法測(cè)定了改性后污泥陶粒對(duì)甲醛的平衡吸附量，并通過(guò)偽一階動(dòng)力學(xué)模型、偽二階動(dòng)力學(xué)模型及顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型，探索了改性后污泥陶粒對(duì)甲醛的吸附機(jī)理。2.4 技術(shù)路線

第三章 陶粒的制備及吸附性能（2）將形成的生料球傳輸至回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱處理，去除表面存在的水分，隨后與糠粉燃料一起回轉(zhuǎn)窯的焙燒階段，最終得到成品的污泥陶粒。焙燒階段的溫度通過(guò)控制室控制在 1250 ℃左右，，而回轉(zhuǎn)窯中預(yù)熱段以及污泥干燥段的熱量均采用焙燒階段的余熱，充分節(jié)約能源。而整個(gè)階段產(chǎn)生的煙氣粉塵經(jīng)過(guò)布袋除塵器以及兩次洗滌塔洗滌后達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)排放。
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TU834.8;X51

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