改性稻壳基活性炭对去除污水中总磷的效果研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:atianjun
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氮磷致湖泊、河流富营养化已成为全世界亟待解决的环境问题之一。在诸多除磷技术中,吸附法因其吸附速率快、产生污泥量小、操作简单、成本低且环境友好,一直备受关注。本研究以滇南某县污水厂一级B标出水中总磷含量,在学校教学模拟配水水样,选用废弃的稻壳制备改性稻壳炭,探讨了新型活性炭材料对总磷的吸附性能。主要研究成果如下:(1)实验得出稻壳炭的最佳制备条件为:炭化温度为200℃,用ZnCl2活化法,浸渍比为1.5:1,活化温度为300℃,活化时间为4060min,此时制备出的稻壳炭吸附性能最好,总磷去除率达61.18%。(2)选择了0.5mol/L的HCl、0.1mol/L的NaOH和HCl+负载1:100壳聚糖改性三种方式,吸附能力排序为:HCl+负载1:100壳聚糖改性(76.82%)>HCl改性(73.26%)>NaOH改性(61.26%)>未改性稻壳炭(61.18%)。对其吸附等温方程拟合得Langmuir等温方程(R2=0.9982)优于Freundlich等温方程(R2=0.9398)。实验结果符合Langmuir等温方程,方程式为y=4.8533x+0.1108。(3)对改性稻壳炭的外观分析、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射相分析(XRD)、傅氏转换红外线光谱分析仪(FTIR)、全自动比表面积分析仪(BET)表征分析可知:采用HCl+负载壳聚糖组合改性后稻壳炭表面粗糙孔隙发达,比表面积较大为642.2m2/g,孔容为0.31cm3/g,具有丰富的中孔、微孔结构和活性炭特征的炭峰。(4)静态吸附实验通过检测稻壳基活性炭在不同的投加量、初始pH值、振荡时间和反应温度条件下对总磷的去除率,在总磷初始浓度为2mg/L,稻壳炭吸附去除磷元素的最佳静态实验条件为:稻壳炭投加量为4g,pH=6.4,振荡反应时间为40min时,反应时的水温为16℃以上,稻壳炭对总磷的去除率为86.12%,出水总磷浓度为0.28mg/L。(5)动态吸附实验研究不同的进水流速和滤层厚度,并利用出水总磷浓度随时间的变化绘制穿透曲线。稻壳炭吸附去除磷元素的最佳动态实验条件为:室温25℃,吸附柱内径为100mm,滤层厚度为0.6m,进水流速为4ml/min,穿透时间为510min,饱和时间为660min。吸附再生实验选择1.0mol/L的NaOH溶液作为解吸剂,磷的吸附量为1.651mg/L,解吸率达82.5%。经过四次再生实验表明总磷的吸附量为1.54mg/L1.65mg/L,吸附率在77.1%82.5%。(6)为研究改性稻壳炭的实际应用条件,本实验对昆明某高校园内污水取样实验,对比改性稻壳炭和石英砂对总磷的去除效果。实验结果显示,若在砂滤罐后加入改性稻壳炭吸附,总磷剩余浓度平均值为0.340mg/L,对总磷的平均去除率为86.73%以上。改性稻壳炭吸附法不仅为资源化利用提供有益思路,而且对污水处理行业提标改造,开发新型高比表面积活性炭有较大的实用意义,具有广阔的应用前景。
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