凈水污泥吸附劑的制備及其對氨氮和氟的去除研究.pdf

1、利用自來水廠生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的的凈水污泥制備吸附劑，并通過適當?shù)姆椒▽ζ溥M行改性，研究了其對水中氨氮(NH4+)和氟離子(F-)的吸附性能。通過EDX、XRD、FTIR、SEM、BET、TG-DTA等技術(shù)對凈水污泥進行了表征，并研究了不同實驗條件如溶液初始濃度、pH值、吸附劑的投加量、吸附時間、溫度等對吸附性能的影響。為了探究吸附機理，分別將實驗數(shù)據(jù)與動力學(xué)模型和等溫吸附模型進行了擬合。
　　凈水污泥表征結(jié)果表明，凈水污泥為富含Si

2、、Al、Fe、Ca、Mg、K、C、O的硅酸鹽礦物。經(jīng)過高溫焙燒，其內(nèi)部水分和揮發(fā)分脫失，表面孔隙增多。凈水污泥經(jīng)過堿改性，其表面變得粗糙且比表面積增大。而經(jīng)過鈰改性，其化學(xué)結(jié)構(gòu)和組成并未發(fā)生顯著變化。
　　凈水污泥吸附氨氮的實驗結(jié)果表明：將粒徑為125~150μm的凈水污泥在500℃焙燒3 h時對NH4+的吸附效果較好。用5％的氫氧化鈉改性后，凈水污泥對NH4+的吸附量為原來的2.13倍。當pH為弱酸性、投加堿改性凈水污泥20 g

3、/L時，在室溫下對初始濃度為50 mg/L的NH4+溶液振蕩吸附120 min，可達到NH4+排放的二級標準。動力學(xué)分析結(jié)果表明凈水污泥對NH4+的吸附符合二級動力學(xué)模型。粒子內(nèi)擴散模型擬合的結(jié)果表明，NH4+在凈水污泥上的吸附速率由液膜擴散和粒子內(nèi)擴散聯(lián)合控制。等溫模型擬合結(jié)果表明，NH4+在凈水污泥上的吸附符合Langmuir和Temkin方程。由Langmuir方程得到的堿改性凈水污泥對NH4+的飽和吸附量(qm)為2.32 mg

4、/g，比未改性凈水污泥(1.68 mg/g)高38%。凈水污泥對NH4+的吸附主要靠凈水污泥表面羥基與NH4+之間的靜電吸引以及NH4+與陽離子之間的交換進行。
　　凈水污泥吸附氟離子的實驗結(jié)果表明：將粒徑為125~150μm的凈水污泥在500℃焙燒4 h對F-吸附效果較好。凈水污泥用2%的硝酸鈰改性后，當pH為3~9、投加量為10 g/L時，其對初始濃度為50 mg/L的F-溶液振蕩吸附120 min，去除率超過95%。動力學(xué)擬

5、合的結(jié)果表明，F(xiàn)-在凈水污泥上的吸附符合二級動力學(xué)模型。粒子內(nèi)擴散模型擬合的結(jié)果表明，F(xiàn)-在凈水污泥上的吸附速率由液膜擴散和粒子內(nèi)擴散同時控制。等溫模型擬合結(jié)果表明，F(xiàn)-在凈水污泥上的吸附符合Langmuir和Temkin方程。由Langmuir方程得到的鈰改性凈水污泥對F-的飽和吸附量(qm)為14.52 mg/g，比未改性凈水污泥(11.66 mg/g)高24.5%。凈水污泥對F-的吸附主要靠凈水污泥表面金屬氧化物與F-之間的絡(luò)合作