多种固化材料对重金属污染底泥稳定化的研究

采用毒性浸出方法,考察了固化材料生石灰、沸石、硅藻土、活性炭、磷酸二氢钾对底泥中重金属的稳定化效果。结果发现,当生石灰与磷酸二氢钾添加量为120 g/kg干底泥时,底泥中锰的浸出浓度下降了80%以上,镉的浸出浓度下降了90%以上,铅的浸出浓度下降了70%以上,铜的浸出浓度下降了85%以上,锌的浸出浓度下降了85%以上。     

尿素活化污泥制备生物质活性炭的研究

以城市污泥为原料,通过尿素活化和两段式热解制备生物质活性炭。结果表明,污泥与尿素的固液比、第1段和第2段的热解温度对污泥活性炭比表面积有较大影响。当活化液中尿素质量分数为20%时,干污泥与尿素的质量比为1∶2,活化时间为24 h,在氮气保护控制第1段热解温度为550℃、停留时间2 h,第2段热解温度为650℃、停留时间1 h,经自然冷却并酸洗干燥后的活性炭样品的比表面积可达到325 m~2/g,高于未活化时相同工艺条件下所得到的炭样品(56 m~2/g)。通过对第1段和第2段热解产物的X-射线衍射和热重分析发现,尿素在活化阶段能迅速到达污泥表面并在1段热解时参与污泥碳化而形成类石墨结构的C3N4,在第2段升温时氮化碳分解为氨气和二氧化碳并从石墨晶区中释放,从而在污泥碳基表面形成孔穴。     

氧化钴修饰活性炭微波催化降解染料废水的工艺研究

经预处理、超声浸渍、焙烧制备出载钴活性炭.采用热重分析,载钴活性炭的失重温度为410℃,较活性炭提高了30℃;X-射线衍射分析,载钴活性炭在2θ为20.9°、37.1°、43.0°时出现吸收峰,活性炭表面晶型出现了掺杂的CoO立方晶系的衍射峰.经电镜扫描分析,CoO颗粒的存在导致载钴活性炭表面缺陷增多.在所定工艺参数下,载钴活性炭催化微波降解染料水溶液10 min,酸性染料及阳离子染料水溶液的脱色率87.95％ ～ 96.18％,CODcr去除率78.31％～89.70％,降解过程可用一级化学反应动力学方程拟合.实验表明:氧化钴修饰活性炭在微波催化作用下对染料废水具有良好的降解效果.     

重金属污染河道疏浚底泥稳定化实验研究

以底泥浸出毒性为指标,采用了直观分析、方差分析和单因素分析,探索了生石灰、磷酸二氢钾和天然斜发沸石协同作用对重金属稳定化效果。结果表明:生石灰、磷酸二氢钾稳定重金属效果显著,沸石效果较差;最优配比为底泥∶生石灰∶磷酸二氢钾∶天然斜发沸石为100∶6∶6∶0,底泥中Mn、Cd、Pb、Cu、Zn浸出浓度分别降低了96.6%、95.9%、98.7%、99.5%、94.7%;固化剂达到最优配比时,重金属浸出毒性满足填埋场污染物控制标准和上海市污水综合排放标准,为填埋处理和资源化提供了依据。     

含硫纤维素衍生物的性能研究

研究了含硫纤维素衍生物:巯基纤维素(SC)和纤维素磺原酸酯(CCX)这两种材料的性能及它们对重金属离子的吸附性能和吸附机理。实验表明,含硫纤维素衍生物作为一种固体吸附材料其化学性质比无机硫化物稳定,暴露于空气中放置一个月后,SC和CCX含硫量下降率<10%,在室温下,中性水溶液中浸泡10天,其水解率<3%;SC饱和吸附容量(mg/g)为:Hg2 58、Cu2 17、Pb2 55、Cd2 29,CCX饱和吸附容量(mg/g)为:Hg2 82、Cu2 26、Pb2 77、Cd2 49;SC和CCX都易于再生,再生10次后其对重金属离子的饱和吸附容量不变。     

ADA螯合纤维素的合成及吸附性能

通过将N-(氨基甲酰甲基)亚氨基二乙酸(ADA)基团接枝到纤维素上,制备了具有氨基、羧基等配位体的ADA螯合纤维素。红外光谱分析ADA螯合纤维素表明,3200~3 500 cm~(-1)处与一N—H和C=O—NHR相关的吸收峰明显增宽吸收增强,在1 650~1 545 cm~(-1)和1 420~1 300cm~(-1)出现了羧酸盐的吸收带,提高了纤维素对Cu~(2+)、Ni~(2+)和Cd~(2+)的平衡吸附容量。对ADA螯合纤维素吸附重金属过程热力学、动力学及吸附进行了研究,探讨其相应的吸附机理和再生性能。研究结果:ADA螯合纤维素对重金属离子的吸附过程符合二级吸附动力学方程,与重金属形成配位键,系化学吸附过程。     

水泥、沸石和TMT固化污染底泥的实验研究

为了更好地探明水泥、天然斜发沸石和TMT固化污染底泥的性能,以抗压强度、浸出液p H值、污染物浸出毒性为指标,探究了三者之间最优配比和最佳工艺条件。结果表明:当底泥:水泥∶沸石∶TMT质量比为1∶0.42∶0.18∶0.04时达到最优配比,其7、14和28 d无侧限抗压强度达到了3.07、3.92和6.06 MPa,浸出液p H进一步降低,重金属和CODCr浸出量分别减少90%和50%以上。其7 d抗压强度满足相应行业标准,污染物浸出毒性符合城镇污水处理厂污染物三级排放标准,为底泥资源化实际应用提供了研究基础。     

两种固化剂协同稳定底泥重金属的实验研究

采用磷酸氢二钾和氧化钙,以不同剂量和配比添加到底泥之中,风干后进行重金属毒性浸出实验,考察了的最优配比和不同因素对稳定化效果的影响。结果表明:当二者共存时,对底泥中Mn、Pb、Cd、Cu、Zn具有较好的固化作用,固化效果最优的配比是底泥、磷酸氢二钾与氧化钙以质量比为50∶3∶3的比例,浸提液中Mn、Pb、Cd、Cu、Zn浸出量较对照分别降低96.8%、97.8%、99.0%、98.0%和93.6%。并且在不同因素影响下,最优配比体现出较好的适用性,达到相应国家标准,为资源化利用提供了前提。     

Fenton法预活化污泥制备磁性活性炭的实验研究

利用Fenton法预活化二沉池剩余污泥能够有效改善污泥活性炭的性质,制备性能良好的污泥磁性活性炭.通过考察H_2O_2投加量、H_2O_2/Fe~(2+)投加质量比、活化pH、预活化时间对污泥前驱体和污泥磁性活性炭的影响,探索Fenton法预活化污泥的作用机理.结果表明:Fenton试剂在酸性pH条件下产生羟基自由基,具有强氧化性的·OH破坏污泥胞外聚合物,同时将大分子有机物氧化成中间体和小分子有机物,少量孔隙随着CO_2和H_2O的逸出而形成;Fenton试剂的使用引入了铁,而铁盐是污泥热解的催化剂,能够促进焦油的裂解,加快有机物大分子键的断裂,从而促使更多孔隙的生成.