固体废弃物热解制备吸附剂的实验研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:haidastudent
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随着我国经济实力的增长和消费水平的提高,伴随而来的是固体废弃物量与日俱增,固体废弃物对环境具有威胁性,对土壤环境,大气环境以及水体环境都造成难以修复的伤害,但固体废弃物并非一无是处,其背后具有的可用性促使固体废弃物在其他领域发光发热,创造社会价值。如何将固体废弃物转变为资源物质一直是企业与政府关注的重点。煤焦油(CT)是炼油产业工序过程中产生的工业固体废弃物,煤焦油是酚类、芳香烃和杂环有机物组成的混合物。为了实现煤焦油的资源化处理,将煤焦油与秸秆共热解制备热解炭并将热解炭进一步优化,作为吸附剂应用于对硝基苯酚(PNP)有机废水处理。含油污泥(OS)是炼油过程中白土催化剂添加入炼油工作链中产生的工业固废,对于含油污泥的处理目前只是简单堆积或者直接抛弃。研究发现含油污泥通过热解可实现铁碳催化剂的制备,与H2O2发生类芬顿反应能够有效用于染料废水的处理,实现高效降解去除染料。本文以煤焦油与含油污泥作为研究目标,讨论如何根据固体废弃物,特别是工业固体废弃物中不同的特性因势利导实现资源化处理与应用,借助滑轨式电炉设备进行热解制备具有不同针对性作用的吸附剂,对原料进行元素分析,工业分析和热重分析(TGA-DTG)掌握原料的特征,对热解固体产物进行有机官能团分析利用傅里叶变换红外光谱(FTIR),热解固体表面性质分析如拉曼分析(Raman)、扫描电镜(SEM)进行表面形貌分析、表面无机成分分析主要利用X射线荧光光谱(XRF)分析主要元素成分与含量、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)相结合分析热解固体中重要元素的具体存在形态。利用紫外分光光度计(UV)检测模拟有机废水和染料废水的浓度,并探究不同的实验影响因素如温度、pH、接触时间等对吸附效果的影响,研究结果如下:(1)煤焦油与秸秆共热解的实验利用单因素探究法与响应面法结合得出共热解的最佳实验条件是热解温度为400℃,热解时间为20min,煤焦油与秸秆质量混合比为1:1,获得热解炭RMC,并将煤焦油与秸秆原料按照最佳热解温度与时间热解制备了 RCTC和RCSC,将RMC、RCTC和RCSC比较后,发现煤焦油与秸秆共热解具有协同作用,RMC表面结构更加丰富,具有更多种类与含量的含氧官能团,更适合作为吸附剂。为了进一步改善热解炭的吸附特性,将制备出的热解炭分别置于氯化铁溶液与氯化锌溶液浸渍改性,将Fe3+与Zn2+分别负载在热解炭的表面,获得改性热解炭Fe-RMC和Zn-RMC。将三种吸附剂用于对硝基苯酚废水中,RMC,Fe-RMC和Zn-RMC 的吸附量分别是 59.01 mg/g,140.23 mg/g 和 121.35 mg/g。(2)含油污泥通过高温热解制备铁碳催化剂OSC-800,OSC-800不仅含有大量的Fe元素,并且Fe的表现形式主要是Fe3O4。热解还促使OSC-800中生成了分布在表面的介孔和大孔。将非均相催化剂用于三种不同染料废水(日落黄,结晶紫和亚甲基蓝)去除,实验发现非均相催化剂与H2O2发生芬顿反应,对三种染料的去除均发现有明显的效果,在0.05 g OSC-800,0.5 ml H2O2在pH值为2时染料催化降解+吸附总量分别是 83.61 mg/g,679.19 mg/g 和 514.25 mg/g。
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