城市污泥厌氧发酵残渣热解制备生物炭及其氮磷吸附研究

以污泥发酵前后的残渣热解制备生物炭,考察发酵前后污泥生物炭的物理性能及其对氨氮、总磷的吸附能力。实验结果表明污泥发酵有利于生物炭孔隙结构的发展,污泥发酵后制备的生物炭(FSBC)比表面积、孔体积均高于未发酵污泥制备的生物炭(SBC)。吸附实验结果表明,对于磷酸盐的吸附,3种材料吸附能力大小为 FSBC > SBC > CAC,对于氨氮的吸附,吸附能力顺序为CAC > FSBC > SBC,污泥发酵后制备的生物炭对氨氮和总磷的吸附能力较未发酵污泥生物炭明显增强。对于实际废水中氮、磷的吸附,其去除率顺序均为CAC > FSBC > SBC,其中CAC和FSBC对总磷的去除率分别为31%和27%,对氨氮的去除率则分别为7%和4%。FSBC与CAC对总磷和氨氮的去除率相差不大。FSBC作为污泥资源化得到的低成本吸附剂,有广阔的研究前景。     

污泥基生物炭的水热法制备及吸附性能研究

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、溶液浓度、pH值和温度)下对刚果红废水的吸附效果。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2 g/L生物炭,可将20 mg/L的刚果红废水吸附完全。     

市政污泥热解制备生物炭实验研究

生物炭是有机物质在缺氧或贫氧气氛下经热裂解过程产生的固体产物^[1]目前对生物炭的研究兴趣源于对亚马逊盆地黑土(Terra Preta)的认识,亚马逊盆地黑土含有丰富的生物炭,多年耕种后,仍保持持久肥力^[2].研究表明,生物炭是稳定的碳载体,在土壤中可保持长达百年至千年之久,土壤中施用生物炭可提高土壤中有机碳以及腐殖质含量,从而提高土壤的养分吸持容量及持水容量^[3-4].     

污泥与生物质共热解制备生物质炭工艺优化及吸附性能

通过污泥与秸秆（玉米秸秆、水稻秸秆、小麦秸秆、芝麻秸秆）慢速共热解的方法,在不同热解温度（300℃、400℃、500℃、600℃）、热解时间（0.5h、1h、1.5h、2h）及配比（污泥与生物质1∶0、1∶0.5、1∶1、1∶2）条件下制备4种生物质炭,即SCBC（污泥-玉米秸秆生物质炭）、SRBC（污泥-水稻秸秆生物质炭）、SWBC（污泥-小麦生物质炭）、SSBC（污泥-芝麻生物质炭）,研究了不同热解条件对生物质炭产率、pH、元素组成、表面特征、吸附性能的影响,并根据吸附性能筛选出各生物质炭的最优制备工艺。结果表明,热解温度为500℃、热解时间为2h、污泥与玉米秸秆、芝麻秸秆配比为1∶1时,污泥与水稻秸秆、小麦秸秆配比为1∶2时,制备的生物质炭吸附性能最优。最优制备工艺条件下,4种生物质炭吸附性能相比：SWBC > SRBC > SCBC > SSBC。     

不同粒径污泥热解制备生物炭及其特性分析

以3种不同粒径污泥为原料,采用固定床反应器在500℃下制备生物炭。考察了3种不同粒径污泥的热解特性及其生物炭中重金属的分布特征,并运用TCLP对污泥及其生物炭的重金属浸出毒性进行了系统研究。结果表明,随着污泥粒径的增大,热解生成的生物炭和热解气产率均有所降低,而焦油产率则逐渐升高;在3种不同粒径污泥热解过程中,重金属除As外主要富集在固体产物生物炭中,相对富集系数均高于90%。随着污泥粒径的增大,污泥中Cu、Zn和Ni的含量增加,而Cr和Pb的含量则减少;虽然3种不同粒径污泥制备的生物炭中重金属的浸出规律不一致,但是污泥热解可以有效抑制重金属的浸出。生物炭中除As和Zn外其他重金属元素的浸出率均低于3.0%。     

污泥生物炭制备及其对磷的吸附性能研究

以污水污泥、粉煤灰为原料,以质量分数为30%的氯化锌溶液为活化剂,在不同温度下煅烧制备污泥生物炭,用于处理含磷废水。通过单因素静态吸附实验探讨了污泥生物炭对磷的去除效果,并探究了其吸附机理。结果表明：300 ℃制备的污泥生物炭具有较好的除磷效果;扫描电镜（SEM）、比表面分析仪、傅里叶红外光谱仪（FT-IR）对原料和污泥生物炭表征结果显示,污泥生物炭煅烧前后的形貌及表面基团发生了显著改变,煅烧后样品的表面产生了较多微小空隙,比表面积增大,最高可达5.51 m²/g;在磷初始质量浓度为50 mg/L、吸附剂用量为16 g/L条件下,吸附在90 min达到平衡,磷的去除率高达93.73%;吸附过程符合准二级动力学方程及Freundlich等温吸附模型,最大饱和吸附量为9.615 mg/g;整个吸附过程ΔG⁰<0、ΔH⁰<0,是自发进行的放热过程;吸附过程除物理吸附外,同时涉及磷酸盐与吸附剂—OH或C—O共价键发生电子对配位作用,为物理-化学复合吸附;吸附剂第5次吸附为首次吸附量的85.74%,表现出较好的再生性能。     

污泥-玉米秸秆热解制生物炭及其对Pb~(2+)的吸附特性

开展了脱水污泥单独热解及其与玉米秸秆共热解(泥秆质量分别为9∶1,8∶2,5∶5)制备生物炭吸附剂的研究。采用元素分析、扫描电镜和比表面积仪对4种生物炭的理化特性及微观形貌进行了全面分析。结果表明,在相同热解温度下,随着玉米秸秆掺杂量的增加,生物炭产率及灰分含量降低,全碳含量增加,pH值略有下降,生物炭比表面积和总孔体积增大,棒状残焦分布量增多,孔结构更加发达。生物炭对Pb⁽²⁺⁾的吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附过程分为快反应和慢反应两个阶段,吸附实验前10 min的吸附量达到饱和吸附量的80%以上。Dubinin-A模型较好地描述了生物炭对Pb(2+)的吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附过程分为快反应和慢反应两个阶段,吸附实验前10 min的吸附量达到饱和吸附量的80%以上。Dubinin-A模型较好地描述了生物炭对Pb⁽²⁺⁾的等温吸附行为,4种生物炭对Pb(2+)的等温吸附行为,4种生物炭对Pb⁽²⁺⁾的饱和吸附量大小依次为:SSMT50%(44. 8 mg/g)> SS-MT20%(38. 1 mg/g)> SS-MT10%(30. 7 mg/g)> SS(21. 7 mg/g),表明污泥-玉米秸秆生物炭有作为重金属Pb吸附剂的潜力。     

污泥衍生生物炭研究进展

介绍了污泥处理处置的现状,分析了污泥热解工艺以及其他工艺的优缺点,说明了污泥热解污泥衍生生物炭制备过程的影响因素。重点综述了污泥衍生生物炭在污泥物催化降解、电化学储能和转化等全新领域的潜在应用,讨论了污泥中无机小分子和金属氧化物等成分对生物炭功能特性的影响。最后提出了污泥衍生生物炭实际应用所面临的问题,并对未来作出展望。     

磁化改性污泥基生物炭对水中磷的吸附

为提高市政污泥生物炭对水中磷的吸附,将市政污泥在700℃下制备的热解生物炭(BC700)用FeCl3溶液进行磁化改性,制备磁性生物炭(MBC700),表征改性生物炭的组成、官能团分布和表面性质,考察其对典型水中磷的吸附效果和脱附后重复利用性.结果 表明,改性后铁氧化物已成功负载在生物炭的表面和孔隙中.在温度25℃、pH...     

城市污泥生物炭的制备及应用研究进展

综述了我国城市污泥的处理现状,为了实现城市污泥的资源化利用,比较分析了制备城市污泥生物炭的三种方法(常规热裂解法、微波热解法和水热炭化法)的优缺点,结合污泥生物炭的理化性质特征,研讨了污泥生物炭在土壤改良剂、储能材料、吸附材料以及催化剂等领域的应用研究现状,以期为污泥生物炭的应用前景奠定理论基础。最后对污泥生物炭未来的研究方向以及可能应对的挑战做出了展望。     

多孔有机膨润土的制备及对水中硫化物的吸附研究

将膨润土与优质煤粉按一定的比例混合挤压成型,高温焙烧,用氯化十六烷基吡啶进行有机改性,制得了表面为阳离子的多孔有机膨润土.将改性土用于水中硫化物吸附试验,结果表明:最佳吸附条件为pH=8、温度30℃、改性土用量50 g/L、振荡4 h,吸附率达93.6%.     

花生壳生物炭的制备、表征及其对邻苯二甲酸二甲酯的吸附特性

研究以典型农业废弃物花生壳为原材料,采用限氧升温法在200,450℃下分别热解2,6 h制备4种生物炭,基于对4种生物炭元素组成和表面性质进行分析的基础上,比较不同制备条件下生物炭对邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的吸附性能差异。结果表明,4种花生壳生物炭的元素含量大小为C>O>H>N,随着热解温度的升高,生物炭中碳元素含量显著增高,氢、氧、氮3种元素的含量明显下降,生物炭的芳香性增强且极性减弱,而热解时间对元素含量的影响较小。花生壳生物炭的比表面积、微孔面积和微孔孔容均随热解温度的升高而增加。4种花生壳生物炭对DMP的吸附均符合Freundlich方程,花生壳生物炭制备温度越高,其吸附能力越强,吸附过程呈现明显的非线性特征。对实现花生壳资源化利用和水体有机污染物治理方面具有良好的借鉴意义。     

酸改性猪粪生物炭的制备及其对直接红23染料的吸附性能

以直接红23染料(DR23)溶液模拟印染废水,对比分析了酸改性前后猪粪生物炭对DR23的吸附特性与机理。通过静态吸附实验考察了DR23溶液的pH、初始浓度、吸附时间、吸附温度、吸附剂添加量等条件对吸附效果的影响,并确定了该吸附过程的吸附动力学和吸附等温线。研究发现,相比于未改性生物炭(PMB),酸改性后生物炭(PMB_acid)结构变得疏松多孔,表面官能团丰富,表现出更优的脱色性能,对DR23的吸附去除率最高可达96.10%,最大饱和吸附量为111.51mg/g,且在经过3次循环再生后,PMB_acid对DR23的去除率仍可达到88.31%;此外,pH对PMB_acid的脱色吸附性能影响较小。PMB_acid对DR23的吸附是一个受反应速率和扩散控制的复杂过程,符合于伪二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型;PMB_acid对DR23的吸附机理取决于吸附剂的物理化学性质,其孔结构及各官能团通过不同的机制参与了生物炭对DR23的吸附过程。     

镧改性核桃壳生物炭制备及吸附水体磷酸盐性能

为研发低成本的磷酸盐吸附剂,以核桃壳为原料,LaCl₃为改性试剂热解制备核桃壳生物炭。通过SEM-EDS、ICP-OES、FTIR和XRD对生物炭进行表征,采用吸附等温模型和动力学模型拟合生物炭的吸磷特征,并研究热解温度、La改性浓度、添加量、初始溶液pH和共存离子对生物炭吸附磷的影响。结果表明：La改性后,生物炭表面由于负载了La₂O₃和LaOCl,其吸附能力明显提高。热解温度为400℃、La浸渍浓度为0.1mol/L时获得的生物炭（BC-La400）,其Langmuir最大磷吸附容量为12.18mg/g,吸附过程主要受化学吸附和颗粒内扩散控制。热解温度和La改性浓度过高均不利于磷的吸附。磷初始浓度为50mg/L时,BC-La400添加量为2.7g/L可获得较理想的吸附能力,但当添加量超过4.0g/L时,磷脱除率可超过98%。BC-La400吸磷时最佳初始pH为3,CO{}_{\mathrm{3}}^{\mathrm{2}-}共存会明显削弱BC-La400对磷的吸附能力。     

Comparing different methods of analysing sewage sludge, dewatered sewage sludge and sewage sludge ash

The following article compares different ways of characterising sewage sludge. Against the background of sludge recycling in agriculture as well as treatment with subsequent phosphorus recovery in mind, the article starts by collating and evaluating the levels of phosphorus, heavy metals, chlorine and sulphur in sludge as reported in the literature. Sewage sludge from the sewage treatment plant at Kaditz in Dresden was analysed using standardised and adjusted methods, which produced different results. In the course of this analysis the results were produced by using elemental analysis, atomic absorption spectroscopy, X-ray fluorescence spectroscopy (X-RFA) and ion chromatography (IC). The second part of the article therefore seeks reasons for the differences in the findings and tries to give solution statements. The article closes by calculating transfer coefficients for selected parameters during the incineration process and solid-liquid separation and weighing up the analysis techniques compared. Basically this article will show significant differences in sludge composition and the effects on the specific elements by ashing or mechanical dewatering of the different sludges. An essential attention obtains the analysis by using the X-RFA.     

污泥含炭吸附剂的制备工艺优化及性能表征

采用先活化剂浸泡活化在干燥热解炭化的化学活化法制备污泥含炭吸附剂.实验结果表明,有机污泥在活化温度为450℃、ZnCl2药剂和干泥质量比为0.7:1、活化时间为1.5 h、锯末添加剂投加量为2%的条件下,制得的含炭吸附剂碘值在510 mg/g以上,收率>60%,比表面积>390 m2/g.由扫描电镜观察可见孔径分布以微孔和中孔为主.     

水葫芦生物质炭的制备与染料吸附性能研究

以水葫芦为原料,采用限氧升温热解的方法制备了水葫芦生物质炭,研究热解温度对生物质炭理化结构与染料吸附性能的影响。结果表明,通过SEM、XRD、BET表征可以看出,在一定温度范围内,随温度升高生物质炭比表面积越大,孔隙结构越发达。当热解温度为500℃,生物质炭会有更多的含氧官能团以及较好的孔隙结构。随着热解温度的升高,生物质炭对染料吸附量先增加后有所降低,生物质炭对阳离子染料亚甲基蓝能达到更好的吸附效果,刚果红次之,甲基蓝的吸附效果一般。