本論文的目的是利用市政污泥為原料制備性能優(yōu)良的過硫酸鹽(PS)活化劑,用于難降解廢水的處理,以求“以廢治廢”。難降解廢水可生化性差,近年基于PS的高級氧化技術(shù)對其的處理被大量報道。市政污泥經(jīng)過熱解工藝后的固體殘渣污泥生物炭(Sludge-derived Biochar,SDBC)被大量報道能夠高效吸附有機污染物。市政污泥則被報道含有一定量的Fe,暗示了SDBC可能作為經(jīng)濟性高的PS活化劑,活化PS通過降解途徑去除有機污染物,同時實現(xiàn)市政污泥的資源化利用。本研究制備了 SDBC,新穎地利用SDBC活化PS去除有機污染物對氯苯酚(4-CP)。研究進(jìn)一步利用污泥本身具有的Fe離子原位添加NaBH4負(fù)載零價鐵制備了 ZVI-SDBC提高體系效率,以及為便于磁性分離,采取先共沉淀后熱解的“一鍋法”負(fù)載Fe3O4制備了磁性SDBC(MSDBC-1),并將二者應(yīng)用于PS體系去除模型化合物AO7。另外,作者選擇了 7種常見陰離子驗證SDBC/PS體系在實際應(yīng)用中對陰離子影響的抵抗性。最后,研究選取了生活垃圾衛(wèi)生填埋場滲瀝液MBR出水作為實際廢水驗證SDBC/PS對其處理效果。經(jīng)過以上研究得到的主要結(jié)果與結(jié)論如下:(1)SDBC成功活化了 PS,且其強大的吸附能力富集了表面污染物,促進(jìn)了4-CP的降解。SDBC活化PS的主要活性成分為SDBC中常見的不定形Fe(Ⅱ)而非前人報道的持久性自由基,活化過程為非均相路徑,且三次回用效率保持很好,幾乎沒有Fe的浸出,二次污染小。體系降解4-CP的pH依賴性極低,且主要自由基為SO4.-;(2)ZVI-SDBC的表征結(jié)果顯示部分Fe被轉(zhuǎn)化為Fe0,且ZVI-SDBC表現(xiàn)出較SDBC更高的PS活化能力。不同于SDBC/PS體系,ZVI-SDBC主要通過緩慢釋放Fe~(2+)的均相路徑活化PS,Fe~(2+)在A07的去除中起到重要作用。該體系在酸性條件下效率更高。ZVI-SDBC在回用實驗中表現(xiàn)出明顯低于SDBC的穩(wěn)定性,但較前人研究的大部分ZVI/PS體系穩(wěn)定性更高;(3)作者對比了 MSDBC-1與先熱解后共沉淀制備的MSDBC-2。表征結(jié)果顯示兩種方法均成功負(fù)載Fe3O4于生物炭表面,且磁性能夠達(dá)到分離要求。但MSDBC-2表面Fe3O4團(tuán)聚明顯且部分堵塞了 SDBC原有的孔徑,MSDBC-1表面Fe與C物質(zhì)之間形成更穩(wěn)定的Fe-O-C化學(xué)鍵,且Fe均勻分布于生物炭的顆粒表面以及內(nèi)部。分步消解實驗與降解實驗中Fe的浸出結(jié)果進(jìn)一步確認(rèn)了 MSDBC-1的穩(wěn)定性,且MSDBC-1的可回用性令人滿意。在MSDBC/PS體系的應(yīng)用中,MSDBC-1表現(xiàn)出較MSDBC-2更高的活化PS的活性;(4)SDBC/PS去除4-CP的體系中,:NO3-和SO42-對體系的效率影響極低。HCO3-、CO32-和H2PO4-則對4-CP的去除表現(xiàn)出明顯的抑制作用且抑制作用排序為H2PO4-HCO3-CO32-。Cl-和Br-在低濃度時(PS初始濃度的1-10倍)對體系展現(xiàn)促進(jìn)作用。雖然大部分陰離子顯示了抑制作用,但即使陰離子濃度達(dá)到PS初始濃度的200倍,4-CP的降解反應(yīng)仍然在進(jìn)行,顯示了 SDBC/PS體系對陰離子影響具有一定的抵抗性。(5)在處理滲瀝液MBR出水的實驗中,SDBC/PS體系展現(xiàn)出較高的TOC與氨氮去除效率,且MBR出水的可生化性提升明顯。酸性條件輕微有利于該體系對TOC的去除,但輕微不利于對氨氮的去除。綜合上述結(jié)論,本研究為采用SDBC活化PS處理難降解有機廢水提供了新思路,初步驗證了 SDBC/PS體系在實際應(yīng)用中的前景。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：X703
【部分圖文】：

體系去除Ａ０７的機理。最后，本研巧選取了Ｈ次回用實驗Ｗ測試ＭＳＤＢＣ－１的可回逡逑用性與穩(wěn)定性。逡逑本課題的技術(shù)路線如圖１－１所示。逡逑Ｉ邐１｜￣文巧分析與研充逡逑｜邋｜邋ＳＥＭ－團(tuán)Ｘ／甜Ｔ表征Ｉ邋￣￣篩選扣性￣￣邐逡逑Ｉ邐—邋邋Ｉ邐ＳＩＢＣ與非解濕度邐Ｉ巧優(yōu)條ｆ邋朵件試焉逡逑ＩＩ邋Ｂｏｅｈｉ疏定吸附ａ哥Ｉ邋ＳＤＢＣ／ｉ４體系去Ｉ，邐自蠟｜自由基掩巧實驗｜邋．逡逑１｜邐邐１表面

本文編號：2810184