污泥基生物炭的水热法制备及吸附性能研究
第47卷第18期2019年9月广 州 化 工
Guangzhou Chemical Industry
Vol.47No.18Sep.2019
污泥基生物炭的水热法制备及吸附性能研究
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余春沐,陈杰明,李智鹏,陈晓娟,徐 颂,陈 忻
(佛山科学技术学院环境与化学工程学院,广东 佛山 528000)
摘 要:以城镇污水处理厂剩余污泥为原料,通过水热法制备生物炭,并研究所得生物炭在不同条件(吸附剂投入量二溶液
浓度二pH 值和温度)下对刚果红废水的吸附效果三研究结果表明,所得生物炭产率高,且在酸性条件下对刚果红具有较好的吸附性能;温度对污泥基生物炭吸附性能的影响很小;当体系反应温度为25℃,溶液pH 值为3时,投加2g /L 生物炭,可将20mg /L 的刚果红废水吸附完全三
关键词:剩余污泥;生物炭;水热法;吸附性能
中图分类号:TX789
文献标志码:A
文章编号:1001-9677(2019)18-0057-04
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基金项目:广东省本科高校教学质量与教学改革工程建设项目(No:粤教高函[2018]179号);广东省高等教育教学研究和改革项目(No:
2017573);佛山科学技术学院博士启动项目(No:gg07014);佛山科学技术学院大学生创新创业训练计划项目(No:S201911847133)三
第一作者:余春沐(1997-),男,本科生,环境工程专业三
通讯作者:陈晓娟(1989-),女,博士,主要从事环境工程专业的教学科研工作三
Preparation of Sludge-based Biochar by Hydrothermal Method and Its
Adsorption Performance for Congo Red Wastewater *
YU Chun -mu ,CHEN Jie -ming ,LI Zhi -peng ,CHEN Xiao -juan ,XU Song ,CHEN Xin
(College of Environment and Chemical Engineering,Foshan University,Guangdong Foshan 528000,China)Abstract :Biochar was prepared by the hydrothermal method from excess sludge of municipal wastewater treatment plant.The adsorption effect of biochar on Congo Red wastewater under different conditions (concentration of adsorbent,initial concentration of Congo Red,solution pH and reaction temperature)was studied.The results showed that the obtained biochar exhibited high yield and good adsorbability to Congo Red under acidic conditions,while temperature had little effect on the adsorbability of sludge-based biochar.Moreover,20mg /L of Congo Red can be completely adsorbed by adding 2g /L biochar when the reaction temperature was 25℃and the solution pH value was 3.
Key words :excess sludge;biochar;hydrothermal method;adsorption
我国城镇化进程的加快致使生活污水产生量越来越大,而污水处理过程中产生的剩余污泥所带来的各种问题也日益凸显三据统计,每处理1万吨生活污水可产生5~8吨含水率约
80%的污泥[1-4]三由于剩余污泥的产生量大二含水率高,其处理已成为影响污水厂可持续运行的关键三目前,剩余污泥常用的处理技术有:堆肥二卫生填埋二焚烧等[5-6]三由于污泥中富集了大量难生物降解的有机物二重金属二病原微生物等,我国已明令禁止将剩余污泥用作农田肥料,堆肥法已受到大大限制;卫生填埋通常需要适宜的沟壑环境二占地面积大,许多城市已不具备相关条件;焚烧法通常需要脱水预处理来提高热值,建设和运行成本高三
由于污泥的有机质含量较高,若能实现资源化利用则可变
废为宝,污泥资源化利用的途径有[7-8]:热解制柴油和天然气二焚烧发电二制备生物炭材料三近年来,生物炭材料由于具有吸
附容量大价格低等优点,而被广泛应用于空气净化二水体净
化二重金属吸附等领域三污泥制生物炭的方法有[9-12]:微波热解法二热裂解法和水热炭化法三相较于另两个方法,水热炭化
法因在实际操作中不受物料含水率的制约,无需对污泥预先进行干燥而更具有优势三此外,该法所制备的生物炭不仅产率高,而且可保留大量的可提高活性炭吸附性能的含氧官能团三因此,本文利用污水处理厂剩余污泥,通过水热法制备生物炭,并研究了不同条件下所制备生物炭对刚果红废水的吸附性能三
1 实 验
1.1 污泥基生物炭的制备
剩余污泥来自于某城镇污水处理厂三首先将剩余污泥进行烘干研磨预处理,并过80目筛三在200mL 水热反应釜中加入预处理后的剩余污泥30g 和去离子水150mL,密闭反应釜后置于加热炉中,程序升温至200℃,并维持恒温8h三反应结束后待反应釜冷却至室温,将产物收集并用真空抽滤机过滤,在80℃烘箱中干燥后,充分研磨至80目,即得污泥基生物炭三