化学干法热解制备污泥吸附剂及其工艺优化

针对传统化学活化法制备污泥吸附剂存在的问题,提出了采用化学干法热解技术制备污泥吸附剂工艺;以氯化锌为活化剂,以碘吸附值为工艺评价指标,采用响应面分析法研究了干法热解技术制备污泥吸附剂的工艺条件,结果表明：在热解时间和热解温度之间存在交互作用,当热解温度增加的时候,热解时间可以适当缩短,获得了污泥吸附剂的最佳制备工艺条件。即：热解温度为389.40 ℃,热解时间为83.64 min,氯化锌含量为21.40%;进行比较研究后发现,与传统化学活化法相比,化学干法热解技术制备污泥吸附剂的热解温度较低,热解时间较短,在此条件下制备的污泥吸附剂的比表面积增加了20.13%;污泥吸附剂的分析结果表明污泥吸附剂以中孔吸附为主,BJH孔径分布较宽,最高峰在4.2 nm左右,SBET为135.74 m2/g。     

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-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。     

磷酸法玉米秸秆基活性炭的制备及其表征

以成型、烘焙处理后的玉米秸秆为原料,磷酸作为活化剂制备了玉米秸秆基活性炭,并对活性炭样品进行表征。同时以碘吸附值、亚甲基蓝吸附值和焦糖脱色率为指标测定其吸附性能,并对制备条件进行优化。实验结果表明:玉米秸秆制备活性炭的最佳工艺条件为浸渍比即m(55%H₃PO₄)∶m(玉米秸秆)为4∶1、活化温度400℃、活化时间100 min,此条件下活性炭的得率为47.78%,制得的活性炭具有良好的吸附性能,碘吸附值、亚甲基蓝吸附值及焦糖脱色率分别达到864 mg/g、 210 mg/g和100%。活性炭比表面积可达1 105 m²/g,总孔容积为0.745 cm³/g,微孔孔容为0.287 cm³/g,中孔孔容为0.354 cm³/g,孔径分布集中于5 nm以内,约占73.56%,平均孔径为2.697 nm。FT-IR分析显示:在活化过程中磷酸与玉米秸秆发生交联作用,生成的活性炭损失了玉米秸秆的部分官能团。     

热解活化法制备高吸附性能椰壳活性炭

以椰壳为原料,采用高温直接热解活化法制备高吸附性能活性炭。研究了活化温度、活化时间对活性炭吸附性能的影响。研究结果表明,活化温度为 900 ℃,热解活化时间为 8 h,升温速率为 10 ℃/min,制得碘吸附值为 1 628.54 mg/g,亚甲基蓝吸附值为 375 mg/g 的高吸附性能椰壳活性炭,得率为 9.41 %。氮气吸附实验结果表明,该活性炭比表面积 1 723 m²/g、总孔容积 0.87 cm³/g、微孔容积 0.68 cm³/g、中孔容积0.18 cm³/g、平均孔径 2.03 nm。热解活化制备的椰壳活性炭样品性能优于市售水蒸气法椰壳净水活性炭国家标准。     

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.     

污泥颗粒炭流化床深度处理焦化废水中的氨氮

以焦化废水处理系统生化段产生的污泥为原料,采用热解法制备了污泥颗粒炭(粒径2～3 mm),在流化床吸附装置中研究了对焦化废水的深度处理。随着热解温度从300℃升高至700℃,污泥炭产率逐渐降低,而BET比表面积在700℃时达到最高的138.8 m2/g。此外,考察了主要参数对污泥颗粒炭流化床吸附去除焦化废水中氨氮的影响。结果表明,最佳的热解温度为700℃,污泥炭在流化床中对氨氮的吸附平衡时间为240 min,最佳的污泥炭投加量为50 g,当pH在6～8范围时吸附效果最好。在优化的条件下,焦化废水中氨氮的去除率达到91.3%。     

剩余污泥与棉花壳制备吸附剂的研究

为了对剩余污泥和棉花壳进行资源化利用,以氯化锌为活化剂、剩余污泥和棉花壳为原料制备吸附剂,研究原料配比、热解温度、活化剂浓度、活化剂用量对制备吸附剂的影响。结果表明,剩余污泥与棉花壳质量比为1∶1、在活化温度为400℃、氯化锌的浓度为3 mol/L、原料质量与氯化锌溶液体积之比(固液比)为1∶1时,吸附剂效果最好,其碘吸附值和亚甲基蓝吸附值分别达到402.984 2、59.460 0 mg/g。通过扫描电镜、红外光谱等表征分析可知制备的吸附剂孔径丰富发达,含有C—OH、C—C、C==C、C—H官能团,具有较高的吸附能力,可以用作吸附材料。     

油菜秸秆生物炭对水中亚甲基蓝的吸附性能研究

以油菜秸秆为原料,采用限氧热解法在300℃、500℃、700℃条件下分别制备了油菜秸秆生物炭RSB300、RSB500、RSB700,对其元素组成、表面形貌、官能团分布等理化性质进行了表征,并研究了其对水中亚甲基蓝（MB）染料的吸附性能及机理。结果表明,随着热解温度的提高,RSB的碳化和芳香化程度有所提升,比表面积、总孔容和平均孔径也有所增大。当初始MB质量浓度为50 mg/L,pH为10.0,温度为25℃,RSB300、RSB500、RSB700的投加量分别为0.6、0.4、0.3 g/L时,反应60 min左右达到吸附平衡,RSB700对MB的吸附量达到162.80 mg/g,分别比RSB300、RSB500提高了1.06、0.37倍。不同热解温度下制备的RSB对MB的吸附过程均更符合准二级动力学模型（R2>0.98）,吸附等温线则更符合Freundlich模型和Temkin模型（R2>0.96）,该吸附过程是自发、吸热、熵驱动的,以化学吸附为主,具体涉及静电引力、氢键、π-π键、离子交换等多重作用机制。RSB700的吸附性能优于RSB300、RSB500,可用作高效吸...     

烘焙预处理对玉米秸秆磷酸法活性炭制备及性能影响

以玉米秸秆为原料,研究烘焙预处理对磷酸法活性炭的制备及性能影响。研究结果表明：烘焙预处理使玉米秸秆碳元素含量和固定碳含量增加而挥发分含量降低,增加热解焦炭质量,且烘焙温度影响强于烘焙时间。烘焙处理使玉米秸秆活性炭比表面积先增加后减小,总孔容和中孔率减小,而微孔率显著增加。烘焙预处理有助于提高活性炭吸附性能,当100 g粒径为154～450μm玉米秸秆颗粒经烘焙预处理,预处理条件为烘焙温度240℃、烘焙时间60 min时,预处理后的玉米秸秆含C 51.32%,固定碳27.64%,灰分4.72%。采用磷酸活化法将预处理后的玉米秸秆制备成活性炭,制备条件为浸渍比1∶4(玉米秸秆与55%磷酸溶液的质量比),浸渍温度140℃,浸渍时间90 min,活化温度400℃,活化时间60 min,此条件下制备的玉米秸秆活性炭比表面积达1 317.05 m²/g,碘吸附值、亚甲基蓝吸附值和焦糖脱色率分别为876 mg/g、 210 mg/g和100%。     

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。     

温度对循环流化床双床气化中热解炉产物的影响

在循环流化床双床煤高温热解气化试验台上,以神木烟煤为燃料在不同温度下进行了热解气化试验,该试验台利用上下返料器将热解炉和气化炉耦合在一起,其中热解炉为N2气氛,气化炉通入空气作为气化剂,试验主要研究热解炉底部温度对热解煤气及热解炉底渣的影响。试验结果表明:随热解炉底部温度升高,热解煤气中H2体积分数升高,CH4,CO2体积分数降低,CO体积分数先降低后升高,热解煤气主要组分气体的收率增加。试验所取热解炉底渣样品的孔比表面积分布和孔比体积分布主要集中于中小孔(0—50 nm),其总比表面积和总孔体积大小顺序为在817℃最大,844℃次之,766℃最小,在N2气氛、1 200℃条件下,CO2反应的活性大小顺序为817℃最大,766℃次之,844℃最小。     

温度和低氧条件对成型生物质炭孔结构影响的实验研究

分别在400℃、500℃、600℃、700℃、800℃的热解终温和0、2%、4%、6%含氧量的热解气氛条件下制备成型生物质炭,通过扫描电镜、比表面积仪等测试手段对制得的成型生物质炭进行孔结构特性分析,研究了热解制备成型生物质炭时不同终温和不同含氧量的热解气氛对成型生物质炭孔隙结构的影响。结果表明,具有相同含氧量的热解气氛条件下,随着终温从400℃升高到800℃,比表面积先升高然后逐渐降低。从扫描电镜图中也可以发现终温在800℃时,大孔更易被观察到。在终温不变条件下,热解气氛的氧气体积分数从0上升到6%时,由于氧浓度增大,对热解产生了促进作用,加速热解反应,比表面积总体上升,微孔、中孔孔容积总体增加,但是在600～800℃时增加趋势放缓。说明在相同含氧量的热解气氛下,随终温升高,比表面积先增加后降低。相同终温下,随着热解气氛中含氧量的增加比表面积增加,而在较高终温和较高含氧量的热解气氛条件下,比表面积增加减慢,而比表面积的增加有利于加强成型生物质炭的吸附能力。     

Kinetic and thermodynamic studies of acid scarlet 3R adsorption onto low-cost adsorbent developed from sludge and straw简

A low-cost adsorbent was prepared from sludge and straw by pyrolysis in a dried state with the surface area of the adsorbent of 829.49 ma. g-l, micropore volume of 0.176 cm2·g-1 and average pore radius of 5.0 nm. The kinetic, equilibrium isotherm and thermodynamic characteristics of trisodium 1-（1-naphthylazo）-2-hydroxynaphthalene- 4＇,6,8-trisulphonate （acid scarlet 3R） onto the adsorbent from sludge and straw were investigated. The results indicated that the pseudo second order adsorption was the predominant adsorption mechanism of acid scarlet 3R. Thus, the adsorption phenomenon was suggested as a chemical process. The adsorption data were fitted better with Langmuir model than Freundlich model, indicating that the adsorption of acid scarlet 3R belonged to the monolayer adsorption and mainly occurred in micropores.     

城市污泥慢速热解过程中氮的转化规律

利用热重-质谱联用(TG-MS)技术研究城市污泥慢速热解特性及含氮气体产物的生成规律,同时利用原位红外光谱仪实时检测固体表面官能团的变化。研究结果表明:初沉污泥在500℃之前热解已基本完成,二沉污泥由于添加了矿物质盐类,在700℃左右仍有一个较大的失重峰;二沉污泥热解过程HCN和NH₃总生成量均小于初沉污泥,即二沉污泥所加矿物质抑制了HCN和NH₃释放;但温度大于400℃时所加矿物质对HNCO生成具有一定促进作用;污泥中蛋白质热分解会产生环酰胺类物质、含氮杂环化合物和腈类物质,并最终转化为HCN,这是污泥热解过程中HCN的主要来源;400℃以下NH₃主要来自铵盐分解和HCN转化,蛋白质热分解对于NH₃生成贡献很小;400℃以上基本检测不到NH₃生成,即较高温度下挥发分二次反应对NH₃生成几乎没有影响;300~480℃,污泥中木质素裂解产生了大量含氧自由基,促使HCN转化为N₂O,HNCO则最终转化成了NO。     

煤拔头中低温快速热解烟煤半焦的孔隙结构

利用喷动载流床模拟煤拔头工艺,在550, 650, 750和850℃热解温度下对大同烟煤进行热解得到拔头半焦. 采用氮吸附法对该烟煤及其半焦的孔隙结构进行了研究. 结果表明,拔头半焦的孔隙发达度都弱于原煤;由低到高4个热解温度下挥发分析出率(Y)依次为7.89%, 21.79%, 22.12%, 39.33%,中孔尺寸随Y增加而减小,微孔和大孔尺寸及总孔体积和总孔比表面积基本随Y增加而增加;550℃时挥发分的析出对孔隙结构的发展无明显有利影响. 从原煤到半焦(热解温度由低到高),样品满足BET吸附等温式的相对压力范围依次为0.101~0.351, 0.093~0.201, 0.072~0.152, 0.032~0.053, 0.058~0.108,BET比表面积与NLDFT总孔比表面积变化趋势一致.     

不同热解温度下禾本科植物生物炭理化特性分析

以禾本科植物王草、水稻秸秆、甘蔗渣和玉米秸秆为原料,在厌氧条件下于300、500和700℃制备王草炭(I)、水稻秸秆炭(R)、甘蔗渣炭(S)和玉米秸秆炭(M),研究了不同热解温度对生物炭结构及组成的影响.研究结果表明:随着热解温度升高,4种生物炭产率下降,300℃时I、R、S和M的产率分别为45.81％、48.67％、...     

热解温度对生物质和煤成焦特性的影响

以麦秆、橡树木屑和华亭烟煤为原料,研究热解产物的理化特性并讨论燃料种类和热解温度对其的影响.采用BET、SEM-EDS、XRD和TGA对其进行分析表征.结果表明:在600~1 000 ℃的温度范围内,煤焦的比表面积和孔隙容积随热解温度增加而增大,而木屑焦的变化不明显,麦秆焦在800 ℃时比表面积和孔隙容积最大,更高温度则发生烧结;焦样中C元素含量随热解温度升高而增加,而H元素和O元素随之降低,麦秆焦的着火特性优于木屑焦和煤焦.木屑焦和煤焦的着火特性随热解温度升高而变差,而麦秆焦在800 ℃具有最佳的着火特性.     

废弃辣椒秸秆高比表面积活性炭的制备及表征

以废弃的辣椒秸秆为原料,KOH为活化剂,制备高比表面积活性炭,研究了碱炭比、活化温度、炭化温度及活化时间对活性炭吸附性能的影响。结果表明,活性炭制备的最佳工艺条件为:碱炭比为3∶1,活化温度为700℃,炭化温度为450℃,活化时间为40 min。在此条件下,制得的活性炭碘吸附值2 356.40 mg/g,亚甲基蓝吸附值41.3 mL/0.1 g,BET比表面积为2 432.135 m2/g,Langmuir比表面积高达3 270.478 m2/g,吸附总孔容为2.064 cm3/g,平均孔径为3.246 nm。SEM和XRD观察发现,辣椒秆活性炭呈不定形态,具有丰富和发达的蜂窝状孔隙结构。