污泥包菜活性炭制備研究.pdf

1、本論文以武漢市龍王嘴污水處理廠脫水污泥和蔬菜廢棄物的混合物為基本原料，以氯化鋅為活化劑制備活性炭，主要分為以下四部分。
　　蔬菜廢棄物優(yōu)選實(shí)驗(yàn)。將脫水污泥與五種不同蔬菜廢棄物原料按照相同比例分別混合，在相同的工藝條件制備活性炭，通過(guò)對(duì)比活性炭的產(chǎn)率及碘吸附值，結(jié)果證明廢棄包菜為最佳的蔬菜廢棄物添加原料。
　　正交實(shí)驗(yàn)。選取氯化鋅濃度、浸漬比、活化時(shí)間以及活化溫度共四個(gè)影響因素進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)活性炭產(chǎn)率、碘吸附值和比表面積

2、三種評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行極差分析與方差分析，確定活性炭最佳制備工藝參數(shù)為氯化鋅濃度2mol/L、浸漬比1:2、活化時(shí)間0.5h、活化溫度500℃。
　　最佳活性炭制備分析實(shí)驗(yàn)。在最佳制備工藝參數(shù)下制備三個(gè)平行樣活性炭：BS3-1、BS3-2、BS3-3，平均產(chǎn)率達(dá)到58.99％，平均碘吸附值為535.01mg/g，平均比表面積917.716m2/g，以碘吸附值最高且比表面積最大的BS3-2炭樣為最佳活性炭，進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)分析。熱重/差熱分析

3、表明活化前后的樣品的熱解過(guò)程均存在三個(gè)階段，即水分蒸發(fā)階段，易揮發(fā)性有機(jī)物熱解階段，難揮發(fā)性有機(jī)物熱解階段；區(qū)別在于原料經(jīng)過(guò)氯化鋅活化后，熱解初始溫度降低；整個(gè)熱解反應(yīng)過(guò)程為放熱反應(yīng)，且樣品經(jīng)過(guò)活化后熱解放熱量最大。表面微觀形貌（SEM）表征顯示：炭化前的樣品表面呈植物纖維狀、光滑、具有一定的剛性；活性炭表面具有一定的孔結(jié)構(gòu)，孔壁呈現(xiàn)棉花狀的柔性結(jié)構(gòu)。微晶結(jié)構(gòu)（XRD）分析顯示最佳活性炭是一種石墨化程度較高的非晶態(tài)無(wú)定型炭材料。表面化學(xué)

4、特征(FTIR)分析顯示：炭化前的活化物含有酸性官能團(tuán)和堿性官能團(tuán)，而炭化后的活性炭表面主要為酸性官能團(tuán)。對(duì)最佳活性炭進(jìn)行氮?dú)馕摳降葴鼐€分析，屬于Ⅳ型等溫線；最佳活性炭總孔體積為0.42568cm3/g，平均孔徑5.36973nm，中孔體積占總孔體積的91.70%，實(shí)驗(yàn)制備的產(chǎn)品為中孔活性炭。
　　最佳活性炭液相吸附應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。結(jié)果證明：活性炭投加1.2g，吸附時(shí)間60min，溶液pH為8時(shí)，活性炭對(duì)COD的去除率最高，達(dá)到85.