發(fā)布時(shí)間：2020-07-16 05:12

【摘要】：本文以城市污水生物法處理產(chǎn)生的剩余污泥為原料,針對(duì)傳統(tǒng)污泥資源化利用過程中的缺點(diǎn)與弊端,采用化學(xué)活化方法對(duì)城市污水廠剩余污泥進(jìn)行熱解來獲得多孔含炭吸附材料,對(duì)其制備過程中的相關(guān)問題進(jìn)行了研究,將產(chǎn)生的污泥衍生多孔吸附材料應(yīng)用到有害氣體及廢水的處理中,并對(duì)應(yīng)用過程中的有關(guān)條件進(jìn)行了詳細(xì)研究,開拓出污泥資源化利用的又一新工藝。 化學(xué)活化方法制備污泥衍生吸附材料中,化學(xué)活化藥劑的選取是制備多孔吸附材料的關(guān)鍵因素。在磷酸、硫酸、ZnCl_2及KOH四種活化藥劑中,通過S_(BET)面積、碘的吸附量和亞甲基蘭吸附量作為衡量活化藥劑性能的因素。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,無論從S_(BET)面積還是碘的吸附量以及亞甲基蘭的吸附量,都可以看出,磷酸和ZnCl_2作為活化藥劑產(chǎn)生的污泥衍生吸附材料性能都明顯的好于硫酸和KOH;然后結(jié)合磷酸和ZnCl_2作為活化藥劑的優(yōu)缺點(diǎn),最終確定采用ZnCl_2作為活化藥劑。然后,利用正交實(shí)驗(yàn)和單因素實(shí)驗(yàn)研究了ZnCl_2作為活化藥劑產(chǎn)生污泥衍生多孔吸附材料的有關(guān)影響因素,包括熱解溫度、熱解停留時(shí)間及活化藥劑的濃度。證明了活化藥劑濃度為3mol/L、熱解溫度850℃及停留時(shí)間60min是最適宜制備污泥衍生多孔吸附材料的。并利用中心復(fù)合設(shè)計(jì)研究了熱解停留時(shí)間和熱解溫度對(duì)吸附材料的特性參數(shù)的影響,證明了正交實(shí)驗(yàn)的正確性。活化藥劑在污泥制備多孔吸附材料中的作用也通過熱重分析進(jìn)行了研究,研究結(jié)果表明,氯化鋅對(duì)污泥原料中的有機(jī)質(zhì)起潤脹、膠溶以至溶解的作用。藥液滲透到原料的內(nèi)部,溶解有機(jī)質(zhì)成分而形成孔隙,使原料中的氫、氧原子以水的形式分離出來,使更多的碳保留在原料中,提高了多孔吸附材料的產(chǎn)率。 利用熱分析儀研究了單純污泥及經(jīng)過ZnCl_2活化的污泥在氮?dú)鈿夥障碌臒峤馓匦?并結(jié)合FTIR光譜對(duì)不同階段的逸出氣體進(jìn)行了研究,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),單純污泥的熱解有明顯的3階段反應(yīng),而ZnCl_2活化的污泥熱解存在明顯的4階段反應(yīng),其各個(gè)階段產(chǎn)生逸出氣體是不同的。并對(duì)污泥熱解反應(yīng)的機(jī)理進(jìn)行了研究,同時(shí)利用微分法對(duì)污泥熱解反應(yīng)的機(jī)理函數(shù)進(jìn)行了求解。 材料的有關(guān)特性參數(shù)對(duì)材料的吸附性能有很大的影響。對(duì)污泥衍生材料的特性的進(jìn)一步研究,發(fā)現(xiàn)材料無論從外觀,形貌及表面酸堿特性都發(fā)生了很大的變化,這些參數(shù)的變化與熱解溫度有很大的關(guān)系,低溫時(shí)材料的表面呈酸性,而高溫時(shí)產(chǎn)生的材料表面呈堿性。另外,通過氮?dú)獾奈娇梢宰C明污泥衍生材料的孔隙特性與熱解溫度、熱解停留時(shí)間及活化藥劑的濃度有很大的關(guān)系。通過孔徑分
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號(hào)】：X703
【圖文】：

圖.53污泥熱解材料水浸泡后外貌圖圖.54商用活性炭外貌圖Fig.5.3SweagesludgePyorylsisadsorbentwithwaFig.5.4aetivaetdearbonpietuer5.1.2化學(xué)組成分析為了充分了解污泥衍生吸附材料的有關(guān)性能，采用美國熱電IRISAdvnatgae1000

圖.53污泥熱解材料水浸泡后外貌圖圖.54商用活性炭外貌圖Fig.5.3SweagesludgePyorylsisadsorbentwithwaFig.5.4aetivaetdearbonpietuer5.1.2化學(xué)組成分析為了充分了解污泥衍生吸附材料的有關(guān)性能，采用美國熱電IRISAdvnatgae1000CIP等離子發(fā)射光譜儀在氯化鋅濃度為3mo比，熱解溫度850℃，熱解時(shí)間60mni得到的吸附劑進(jìn)行主要元素分析，如表5.3所示。而原狀污泥的成分也通過化學(xué)分析的方法進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果如表5.4所示。比較熱解前后的材料的元素組成，發(fā)現(xiàn)其元素成分和含量都發(fā)生了一定的變化。因此，造成其物理化學(xué)性能的顯著差別。

圖.56原狀污泥SEM圖Fig.5.6SweagesludgeSEM圖5.7污泥焚燒灰(750℃)SEMFig.5·7SweagesludgeashSEM比較不同的熱解條件下的SEM圖片可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度比較低的時(shí)候，由于不完全(圖5.8，5.9)，所以從SEM圖片上還不能清晰的發(fā)現(xiàn)孔隙情況，當(dāng)熱7℃，(5.10，5.11)。

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