【摘要】：我國城市污水處理廠污泥逐年增加,2015年我國污泥產(chǎn)量已達到3500萬t,并且還在持續(xù)增加。傳統(tǒng)的污泥處理處置方式如填埋、焚燒、堆肥等對環(huán)境容易產(chǎn)生二次污染,已不能滿足環(huán)保的需求,尋求新的污泥處置方式已經(jīng)成為急需解決的問題。近些年來有學者在污泥制備活性炭方面做了大量研究,但多數(shù)使用的老式熱電阻加熱,這種方式能耗大、效率低、產(chǎn)率低,而微波熱源相比較于傳統(tǒng)熱源具有能量效率高、加熱快、加熱均勻、能耗小等優(yōu)點,能節(jié)省大量時間和能源。本課題采用西安某污水處理廠脫水污泥作為材料,以ZnCl_2和K_2CO_3為活化劑,微波為熱源,制備了泥質(zhì)活性炭。利用正交實驗驗證了ZnCl_2在微波熱源和傳統(tǒng)熱源下,所制得的泥質(zhì)活性炭性能接近。并通過全因子實驗篩選對K_2CO_3作為活化劑制備泥質(zhì)活性炭時,影響因素的顯著性,篩選出主要的因素,用中心復合設計(Central Composite Design,CCD)響應曲面法(Response Surface Methodology,RSM),對主要的因素和其之間的交互作用進行分析,并擬合二次方程,尋找K_2CO_3活化劑制備泥質(zhì)活性炭的最佳工藝條件。最后,將K_2CO_3活化法所制備的泥質(zhì)活性炭用于處理模擬苯胺廢水和離子液體的吸附,測試其性能。以獲得率和碘值為指標,ZnCl_2活化劑制備泥質(zhì)活性炭經(jīng)正交試驗和單因素實驗后,得出最佳條件(微波功率700 W、輻照時間20 min、活化劑濃度3 mol/L、液固比2.5:1),在此條件下,所制備的泥質(zhì)活性炭的獲得率為29.34%,碘值為363.74 mg/g。K_2CO_3活化劑制備泥質(zhì)活性炭經(jīng)全因子篩選,使用CCD設計響應曲面分析優(yōu)化,得出的獲得率(H_3)二次方程為_3=78.50-0.1619(3_1-1.860(3_2+13.73(3_3+0.000102(3_1~2+0.04255(3_2~2-2.216(3_3~2+0.0007(3_1(3_2+0.0028;碘值(Z_3)的二次方程為:(5_3=-383.8+2.824(3_1-16.13(3_2-3.318(3_3-0.00227(3_1~2+0.504(3_2~2。求解,得到結(jié)果:在參數(shù)為微波功率600 W、輻照時間20 min、活化劑濃度3.1010 mol/L時,可得獲得率的最大值32.8774%和碘值的最大值362.0617 mg/g。在工藝參數(shù)為微波功率600 W、輻照時間20 min、活化劑濃度3.1 mol/L,液固比為2.5:1的情況下,制備K_2CO_3活化泥質(zhì)活性炭,并測得其獲得率和碘值為32.9454%和364.421 mg/g,符合預測。使用K_2CO_3活化劑制備的泥質(zhì)活性炭處理模擬苯胺廢水和離子液體的吸附,來測試其吸附性能,同過對投炭量、吸附時間、pH值、初始濃度四個指標來考察泥質(zhì)活性炭對苯胺和離子液體的處理效果,結(jié)果表明,去除率的最優(yōu)因素組合是活性炭投加量1 g(即2 g活性炭/mg苯胺),吸附時間180 min,苯胺溶液初始含量10 mg/L,pH值為4,此時去除率達到97.21%;而吸附量的最優(yōu)因素組合是活性炭投加量0.5 g(即1 g活性炭/mg苯胺),吸附時間180 min,苯胺溶液初始含量10 mg/L,pH值為7,此時吸附量達到0.9663 mg/g。而對離子液體吸附的最佳條件為:[Bmim]CL溶液起始濃度為80 mg/L,pH=6,活性炭的投加量100mg,即25 mg/mg[Bmim]CL,反應時間60 min,這一條件下[Bmim]CL的去除率可達到92.85%。
【圖文】：

技術路線

從而達到凈化水的目的。但是若廢水處理過程產(chǎn)生的污泥處理不當，也會對環(huán)境造成污染。因此，污水污泥的處理和處置是廢水處理過程中必不可少的重要環(huán)節(jié)。污水廠污泥是一種含水率很高、而且含有大量有機物和有毒有害物質(zhì)(包括微生物、有毒有機物和重金屬)等的固體廢物[62,63]，它容量大、有惡臭、易腐敗、不穩(wěn)定，如不加以安全處理和處置，將會造成嚴重的二次污染問題。而且污泥中含有大量的有機物和腐殖質(zhì)等可利用資源[64]。因此，尋找城市污水處理廠污泥處理處置和資源化利用新途徑，對解決污水處理廠污泥污染具有非常重要的意義。之前的工作，大多采取了傳統(tǒng)熱源，但其加熱不均勻，且升溫速率慢，時間長、能耗大、產(chǎn)率低等因素，制約了泥質(zhì)活性炭的發(fā)展，，本工作采取了微波作為熱源，具有加熱均勻，升溫快、效率高等優(yōu)點。3.2 污泥經(jīng) ZnCl2的活化后的熱重分析污泥經(jīng) ZnCl2活化后的熱重(TG)曲線和其對應的微分熱重(DTG)曲線如圖 3-1 所示：
【學位授予單位】：西安工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X703

【參考文獻】

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本文編號：2657574