污泥基生物炭的制备及其在环境污染治理中的应用

随着我国水处理厂普及率逐渐上升,剩余污泥产量增长迅速,且因其危害性高、难处理的特点,在环境污染治理中备受关注。污泥基生物炭是以污泥为原料通过热解方式制得的固体产物,因其良好的吸附和催化性能被广泛应用于环境介质中各类污染物的去除。本文对污泥基生物炭的制备方法、热解温度对其理化性能的影响及其改性处理的研究进展进行了综述,并对其催化机理研究、回收再利用和应用于土壤污染治理的前景作出了展望。

污泥基陶粒制备及降解双酚A的方法研究

基于低碳环保理念,利用污泥资源化再生制备污泥基陶粒,并对水中双酚A起到降解作用。其研究结果表明,污泥、蒙脱土、变性淀粉配比为7∶3∶2,用木薯变性淀粉制备的污泥基陶粒综合性能最佳。用污泥基陶粒对水体中双酚A进行降解试验,通过单因素试验得出最佳的反应条件:最佳反应时间为4h,污泥基陶粒最佳投加量为25g,对双酚A降解率高达90%,循环再生利用可达4次,其降解率基本维持在70%。

FeCl_(3)活化法制备污泥基活性炭及其对刚果红吸附性能的研究

文章以城市污水处理厂污泥为原料、采用氯化铁(FeCl_(3))作为活化剂制备污泥基活性炭,利用N2吸附脱附实验、SEM、XRD和FTIR对制备的污泥基活性炭进行表征,并考察了活性炭对刚果红的吸附性能。研究结果表明,制备的污泥基活性炭比表面积达到792 m^(2)/g,属于微孔碳材料,说明FeCl_(3)对污泥具有明显的活化造孔作用。污泥基活性炭对刚果红的吸附符合Langmuir吸附等温方程,25℃下最大吸附量达到160.76 mg/g,吸附性能优异。

浅谈污泥基吸附剂的制备及应用

本文重点阐述了不同方法制备污泥吸附剂(SBA)及其对水体中各类污染物吸附研究的进展。经查阅文献发现,SBA的制备方法可分为碳化法、物理活化法、化学活化法,其中化学活化法能够制备出比表面积和孔体积均较大的SBA,且制备过程简单,从而展现出优于其他两种制备方法的吸附能力,但也存在成本较高的缺陷。因此,研究开发一种低成本、高效、环境友好型吸附剂显得尤为重要。经过改性后的污泥基吸附剂可以脱离主要因素影响大幅改善对某类污染物的吸附性能。

污泥基活性炭吸附磷性能研究

对某污水处理厂的脱水污泥和湿污泥进行研究,在确定磷标准溶液浓度3ug/L、温度35℃、pH=3、吸附时间300min条件下,湿污泥直接活化法制备活性炭在浸渍比1:1的吸附率达到99.9%。在确定磷标准溶液浓度3ug/L、浸渍比1:1温度35℃的条件下,污泥活性炭吸附磷的最佳条件为投加量1g/100mL,pH=3,振荡时间120min,吸附率大于98%。

污泥基充填膏体重金属浸出机理及风险评价研究

以污水污泥替代部分煤矸石,与水泥、粉煤灰制备污泥基充填膏体材料,可以妥善处置污水污泥,同时解决矿井充填材料短缺问题。为保障地下水环境安全,研究了污泥含量10%的污泥基充填膏体的重金属浸出机理,利用熵权质量指数对污泥及污泥基充填膏体浸出液进行水质评价,并利用支持向量机构建水质评价预测分类模型。结果表明:结合浸出动力学分析重金属离子浸出规律,重金属离子质量浓度上升阶段,其质量浓度变化符合扩散作用控制的收缩核模型;污泥基充填膏体重金属浸出机理是水分子与充填膏体中游离重金属离子结合形成水合金属离子,在浓度梯度力的作用下浸出至外部水中;污泥基充填膏体浸出液水质等级整体为2级,满足Ⅲ类水质量标准。根据EWQI结果以支持向量机算法为核心,建立了水质评价模型,模型效果较好,且具有较高的统一性。

污泥基生物炭处理重金属废水研究进展

简述了污泥基生物炭制备方法和吸附重金属的影响因素以及主要机理,包括物理吸附、静电吸附、离子交换、络合作用以及化学沉淀;介绍了污泥基生物炭改性方法以提高吸附重金属效果;最后对污泥基生物炭的应用进行了展望。

污泥基生物炭的制备及其对萘的吸附性能研究

为了探索市政生活污水处理厂剩余活性污泥资源化方式,以市政污泥为原料,采用热解法制备污泥基生物炭(SBC),探究SBC最佳制备条件以及对多环芳烃萘的吸附影响因素。结果表明:SBC的最佳制备条件为污泥粒径0.25mm,升温速率2.5℃/min,热解温度800℃,停留时间1h,在该条件下市政污泥的产炭率、产油率和产气率分别为61.36%、15.55%和23.09%;SBC对萘的最佳吸附条件为转速200r/min,温度35℃,投加量0.4g,在该条件下萘的去除率可达85.06%;SBC对萘的吸附过程符合准二级动力学模型,Langmuir等温吸附模型可以更好地描述SBC对萘的吸附。扫描电子显微镜和BET比表面积分析表明,SBC表面粗糙,具有丰富的孔隙结构,能有效吸附废水中的萘。

煤矸石-污泥基活性炭对苯酚的吸附

以煤矸石和污泥为原料、ZnCl_(2)为活化剂,制备了煤矸石-污泥基活性炭(CSAC)吸附剂,考察该吸附剂对溶液中苯酚的吸附去除效果。实验结果表明:在苯酚质量浓度为50 mg/L、CSAC投加量为7 g/L、初始pH为7~8、温度为(25±1)℃的条件下,当吸附时间为10 min时,CSAC对苯酚的吸附基本达到平衡,相应的吸附量为5.87 mg/g,苯酚去除率为83%;在其他条件相同、市售颗粒活性炭(AC)投加量为30 g/L的条件下,当吸附时间为120 min时,AC对苯酚的吸附达到平衡,相应的吸附量为1.05 mg/g,苯酚去除率仅63%。CSAC吸附苯酚的过程包含物理吸附和化学吸附,属于单层吸附,该过程是吸热的、熵增加的过程。表征结果显示:CSAC表面粗糙,由不定型的小颗粒紧密排列而成,比表面积和孔体积分别为258.74 m2/g和0.19 cm^(3)/g;CSAC中含有C=C、C=O、—OH、π-π基团等多种官能团,具有较好的吸附小分子有机物的能力。

垃圾渗滤液污泥基生物炭吸附Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的效果及机理研究

以垃圾焚烧发电厂垃圾渗滤液处理后产生的污泥为原料,热解制备垃圾渗滤液污泥基生物炭(Landfill leachate sludge-derived biochar,LLSDB)。单因素实验发现,在LLSDB热解温度为500、600℃,投加量为0.3、0.3 g,吸附温度为40、20℃,Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的溶液初始浓度分别为1000、200 mg/L时,Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的去除率分别达到96.4%和94.9%。竞争吸附实验说明Cd(Ⅱ)对Pb(Ⅱ)的吸附起一定促进作用,而Pb(Ⅱ)对Cd(Ⅱ)的吸附起强烈抑制作用。通过吸附等温线、电镜扫描以及X射线衍射分析,推测其吸附机理:LLSDB中碳酸盐和氢氧化物热解生成氧化物,氧化物在水溶液中生成氢氧化物,与Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)发生置换反应及竞争反应,最终生成PbCO3、Cd(OH)2,沉淀在LLSDB的表面,即LLSDB对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附,浓度低时遵循线性分配,以物理吸附为主;浓度高时发生一系列化学反应,以化学吸附为主。

污泥基生物炭负载纳米零价铁除U(Ⅵ)性能及机理

为了考察污泥基生物炭负载纳米零价铁(n ZVI/SB)对铀(U(Ⅵ))的去除性能与机理,该文研究了环境条件对nZVI/SB除铀的影响,发现在初始pH为5、投加量0.2 g/L、温度313 K、吸附时间4 h条件下,n ZVI/SB对U(Ⅵ)的吸附量最大(231.80 mg/g)。nZVI/SB对U(Ⅵ)的吸附过程与行为符合准二级动力学与Langmuir吸附等温线模型。通过扫描电镜、能谱分析、X衍射分析仪和X射线光电子能谱等手段对nZVI/SB去除U(Ⅵ)的机理进行分析,发现铀去除方式包括吸附和还原共同作用。经过5次循环实验后,nZVI/SB对U(Ⅵ)去除率保持在90%以上,表明nZVI/SB复合材料用于含U(Ⅵ)废水处理具有良好的重复使用性能。

改性污泥基生物炭吸附废水中无机污染物的研究进展

污泥基生物炭是一种良好的吸附材料,对污泥基生物炭进行改性有助于改善吸附性能,提高吸附效率。文章综述了污泥基生物炭的改性方法及其对废水中无机污染物的吸附性能,阐述了其对重金属的吸附机理,并讨论了影响吸附效果的因素,提出了提高污泥基生物炭的稳定性和回收利用率的相关措施,有助于实现污泥的资源化利用。

污泥基生物炭活化过一硫酸盐强化剩余污泥溶胞效能

以污水处理厂剩余污泥为原料热解制备生物炭,采用此污泥基生物炭(SBC)活化过一硫酸盐(PMS)处理剩余污泥以强化溶胞。通过扫描电镜、比表面积及孔径分析仪和电子能谱仪对SBC表面理化性质进行了表征。探究了SBC与PMS投加比例和投加量对污泥溶胞的影响,并阐明强化溶胞机理。结果表明:SBC表面具有多个羰基催化PMS的活化位点,且SBC中含有可催化PMS分解产生SO_(4)^(-)·的Fe元素,具备活化PMS的潜能;SBC和PMS联用对促进污泥溶胞具有协同作用,协同因子为1.4;相比未处理、单独SBC处理和单独PMS处理,SBC和PMS联用处理在最优条件下(0.23 g SBC+0.49 g PMS)可使污泥溶解性化学需氧量(SCOD)分别提高296%、280%和121%;SBC和PMS联用后,SO_(4)^(-)·、·OH和^(1)O_(2)等活性粒子产生量显著提高,从而促进了污泥溶胞。研究结果可为提升剩余污泥溶胞效率、实现污泥减量并提高污泥后续处理处置效率提供参考。

污泥基活性炭去除水中重金属离子效能与动力学研究

以城市污泥为主要原料制备了污泥基活性炭（SAC）,考察了其对重金属离子的吸附去除效能和吸附动力学规律.并选择了2种商品活性炭（煤质炭,MAC和椰壳炭,YAC）作为对比,以初始浓度为50mg/L的Cu（II）,Pb（II）,Cd（II）,Cr（VI）4种重金属离子为去除对象,分别进行了3种活性炭的表面理化性质分析及其对4种重金属离子的吸附试验.结果表明,SAC的比表面积和微孔容积仅为YAC和MAC的1/3~1/2,吸附速率也相对较慢,但其对Cu（II）,Pb（II）,Cr（VI）,Cd（II）的平衡吸附量却远大于2种商品活性炭,分别为9.9,8.9,8.2,5.4mg/g,说明SAC表面的高酸性基团含量对重金属离子的吸附起到了关键作用;Langmuir与Freundlich吸附等温模型均能较好地拟合SAC对Cu（II）和Pb（II）的吸附,SAC对Cr（VI）的吸附过程更符合Langmuir模型,而SAC对于Cd（II）的吸附过程用Langmuir与Freundlich两个模型均不能较好地拟合,说明SAC表面缺少能够与Cd（II）发生反应的结合位点.

污泥基生物炭中重金属的形态分布及潜在生态风险研究

重金属是城市污泥资源化利用的限制因子.炭化是污泥处理处置的重要途径.本研究中采用Tessier 序列提取方法研究城市污水处理厂污泥及不同温度制备（300-700 ℃）的污泥基生物炭中重金属的形态分布,并运用Hakanson 方法评价污泥及污泥基生物炭的潜在生态风险.结果表明：污泥和污泥生物炭中重金属含量最高的均为Zn 和Cu.污泥及污泥基生物炭中重金属含量总体的次序规律是：Zn〉Cu〉Ni〉As〉Pb〉Cd.随着热解温度增加,重金属更多的转化到残渣态中.600-700 ℃制备的污泥基生物炭中的重金属主要分布残渣态中,除Ni 之外.热解温度为700 ℃时,污泥基生物炭中Cu、Zn、Pb、Cd、Ni 和As 的残渣态分别占到95%、53%、71%、59%、57%和58%.根据单个重金属的潜在生态指数（Er）可知,污泥及污泥基生物炭中的主要风险因子是As﹑Cd 和Zn.当热解温度为700 ℃时,污泥基生物炭的潜在风险指数（RI）从原污泥的489.32 降低至73.27.可见,污泥基生物炭中重金属的潜在生态风险显著降低.因此,从重金属环境风险的角度考虑,污泥基生物炭制备的合适温度在600-700 ℃.

基于ZnCl_2活化法的污泥基活性炭制备及其性质

为资源化利用城市污水厂污泥,采用ZnCl2活化法制备污泥基活性炭,以碘吸附值和亚甲基蓝吸附值为评价指标,对制备条件进行优化,采用比表面积分析仪、元素分析仪、X线光电子能谱等测试分析手段对制得污泥基活性炭的物理化学性质进行研究,并将其用于城市生活污水处理。研究结果表明:采用ZnCl2活化法制备污泥基活性炭过程的主要影响因素是热解温度,其次是热解时间,活化剂浓度和浸渍比的影响较小。最佳制备条件为热解温度600℃,热解时间50 min,活化剂质量分数40%,浸渍比(g/mL)1:2.5。制得的污泥基活性炭以中孔为主,比表面积相对较小。活性炭中的Al,Fe和Si含量较一般商品活性炭的高。活性炭表面存在大量含氧和含氮官能团,且表面呈酸性。活性炭中重金属元素浸出量低于国家规定的最高允许浓度,且对生活污水有较好的处理效果。

Fe/污泥基生物炭持久活化过硫酸盐降解酸性橙G

利用污泥基生物炭(SDBC)固定铁物质制备了一种污泥基非均相催化剂(Fe-SDBC),用于活化过硫酸盐(PS)以降解酸性橙G(OG).Fe-SDBC/PS体系显示出对OG优异的降解性能.评价了影响降解的因素(Fe-SDBC金属负载量、Fe-SDBC投加量、初始pH值和PS浓度).并通过X射线荧光光谱仪(XRF)、傅立叶变换红外分析仪(FT-IR)和拉曼光谱仪(Raman)对Fe-SDBC进行了表征.自由基清除剂实验表明,SO4.-和OH.自由基均在降解过程中生成,且活化PS历程主要发生在非均质催化剂表面.分析Fe-SDBC活化PS的潜在机理,表明不同形式的铁物质是PS分解的主要贡献者,Fe2+/Fe3+的转化循环提高了Fe-SDBC持久活化PS的效果.Fe-SDBC循环实验表明其对活化PS具有较好的可重用性,连续3次24h降解高浓度污染物仍能发挥作用.综上所述,Fe-SDBC作为一种污泥基非均相催化剂可以持久活化PS,从而实现OG的降解.

黏结剂对污泥基颗粒炭性能的影响

以城市污水处理厂剩余污泥为原料,可溶淀粉、羧甲基纤维素、硅酸钠和硫酸钙为黏结剂,采用两步炭化法制备污泥基颗粒炭,探讨了黏结剂种类对样品性能的影响.结果显示:可溶淀粉样品(SSGAC-T)具有最大的比表面积和孔容,SSGAC-T、羧甲基纤维素样品(SSGAC-C)和硅酸钠样品(SSGAC-Si)含有丰富的微孔和中孔,硫酸钙样品(SSGAC-S)为典型的中孔吸附剂;样品的抗压强度均随浸泡时间的延长而降低,但SSGAC-S的抗压强度下降程度最小;4种黏结剂都使样品表面生成新的官能团,且样品的表面均呈酸性,它们的p HPZC分别为6.37、6.16、5.85和5.53;相同条件下,SSGAC-S对亚甲基蓝的饱和吸附量最高,为71.94mg/g;根据对污泥炭的表征,初步推测硅酸钠和硫酸钙能与碳发生化学反应.

污泥基吸附剂制备及在污水处理中应用研究进展

叙述了4种污泥吸附剂(SBA)制备的方法和SBA对水体中各种污染物的吸附研究进展,化学活化法能够制备出具有较大比表面积和孔体积的SBA,但也有造价昂贵等缺点。SBA的比表面积、孔隙结构特征和表面化学性质对水体中污染物的吸附起主要作用。SBA的解吸和再生具有回收有用资源、节约成本的优点。目前实验室级别的SBA的制备成本远低于商业活性炭,但鲜有中试级别以上的报道。认为今后的研究方向应为:在制备SBA时必须注意对人体和环境有害的物质;研究经济高效、环境友好型的活化药剂,将活化技术和吸附剂表面改性技术结合起来,制备具有特定表面性质的SBA,提高其对特定污染物的吸附能力;废弃吸附剂的管理需引起足够的重视。

污泥基陶土填料应用于生物滞留系统的效果研究

以污泥基陶土组成填料柱模拟生物滞留设施,研究其对径流削减、峰值滞后、污染物去除的效果,并与普通陶粒和砾石填料柱进行对比.结果表明,在重现期分别为0.1,1,5,10,50 a的降雨强度下,污泥基陶土填料柱能有效削减径流量20%~80%,滞后径流峰值出现时间8~40 min,削减峰值3.25%~12.9%,明显优于陶粒和砾石填料柱.重现期为1 a时,污泥基陶土填料柱比其他2组峰值出现时间滞后约25 min,径流量和峰值削减54%和6.25%;水力负荷为0.5 m3·m-2·d-1时,在不同进水浓度下,污泥基陶土填料柱的CODCr最大去除率比陶粒和砾石填料柱分别提高28%~44%和48%~65%;对NH4+-N的处理效果与陶粒填料柱相差不大,当进水浓度偏低时,比砾石填料柱处理效果更佳.