H3PO4活化污泥活性炭性能表征分析.doc

H3PO4活化污泥活性炭性能表征分析目 录摘要 IAbstract II引 言 1第1章 绪 论 21.1活性炭概述 21.2活性炭表征研究进展 21.3活性炭表征研究意义 4第2章 实验方法 52.1污泥活性炭制备 52.2 实验仪器 52.3污泥活性炭表征分析内容 52.3.1电子扫描电镜 52.3.2比表面及孔径分析 52.3.3热重分析 5第3章 实验结果分析 63.1电子扫描电镜分析 63.2比表面分析和孔径分布 73.2.1比表面积分析 73.2.2孔径分布 83.3热重分析 9结 论 11致 谢 12参考文献 13H3PO4活化污活性炭性能表征分析摘要：本实验以安阳某水务有限公司剩余污泥为主要原料，用磷酸作为活化剂，在活化温度450℃、固液比1：2.25、活化时间50min、磷酸浓度40%的最佳条件下制备出活性炭以此条件下制备的活性炭为研究对象，通过电子扫描电镜、热重分析仪和比表面积与孔隙分析仪对原污泥及污泥活性炭进行表征经研究分析得出结果，该活性炭的表面粗糙不平，具有丰富的孔结构；在热重分析仪中升温到800℃，其质量损失只有10%；该活性炭比表面积大约为28.1139m2/g，平均孔径为15.6343nm，总孔容为0.1098cm3/g.，其主要孔类型为中孔和大孔，易吸附大分子杂质。

关键词：磷酸活化法 剩余污泥 污泥活性炭 表征分析Characterization and Analysis of Activated Carbon from Activated Sludge of H3PO4Abstract: In this experiment, activated sludge was prepared under the optimum conditions of activation temperature 450 ℃, solid-liquid ratio 1: 2.25, activation time 50min and phosphoric acid concentration of 40% with phosphoric acid as the activator as the main raw material of Anyang Water Co., Ltd. as the main raw material The The activated sludge was prepared by this method. The raw sludge and activated sludge were characterized by electron scanning electron microscopy, thermogravimetric analyzer and specific surface area and pore analyzer. The results show that the surface of the activated carbon is rough and has abundant pore structure. The mass loss of the activated carbon is only 10%; the specific surface area of the activated carbon is about 28.1139 m2/g, the average Pore size of 15.6343nm, the total pore volume of 0.1098 cm3/g, The main hole type for the hole and large holes, easy to adsorb macromolecular impurities.Key words: phosphoric acid activation method;excess sludge;sludge activated carbon;char-acterization analysisII引 言近年来，污水处理厂处理效率越来越高，随之污泥的产生量也逐渐增加，而1998 年我国就已经把废水处理的污泥加入了《国家危险废物名录》[1]。

可是污泥处理技术却还有待提升、处理工艺也相对落后，并不能满足环境标准的要求，大量的处理污泥随意的外运、简单的掩埋或堆集处理，逐渐造成了“污泥围城”的问题所以对污泥的资源化利用是当前处理污泥的一个发展方向，而污泥的处置方面的问题，如今已演化为了公众的环保问题[2]城市污水厂剩余的污泥中还含有很多有害的物质，如果处理的方法不恰当，也会引发环境污染[3]但同时城市污水厂剩余的活性污泥中也含有很多的可利用的有机物质，而利用一些化学工艺处理后，能制备成活性炭这样一来，不但能够解决关于污泥处理处置的环境问题，同时也诠释了污泥的资源化利用这一理念[4]活性炭具有很多优点，其比表面积相对来说一般都很大，另外其孔结构也是高度发达的，这些就造就了活性炭很强的吸附能力活性炭是一种微晶质碳，如果用污泥来制作活性炭，再把它应用在污水处理中来吸附有害物质，这样就会拥有良好的环境收益和经济收益另外，活性炭的性能使其在环境治理方面、化学工业方面、食品工业方面等也都具有广泛的应用[5]而判断活性炭性能的好坏就需要对活性炭进行表征分析本课题主要研究以磷酸活化活性污泥制备的活性炭性能及其表征进行分析第1章 绪 论1.1活性炭概述活性炭作为良好的吸附剂材料，其吸附能力一般很强并且还有很高的催化性能，原料来源广并且其安全性也较高，活性炭在工业方面可用来对原料废气或有毒、有害气体进行净化吸附，活性炭同时也具有耐酸碱、耐高温、不溶于水和有机溶剂、容易再生等优点，而对苯类化合物及石油产品等能够溶在水中的污染环境的有机物质也具有比较强的吸附力，活性炭及其产品也可应用在水体净化和抽油烟机等方面进行改良开发，在这些方面活性炭有极其宽广的应用市场。

另外，活性炭还可用于人们平常的生活中，比如：蔬果和食物保鲜、卷烟过滤嘴等方面活性炭本身也是一种催化剂，可以作为催化剂使用关于活性炭，国内外也曾进行了活性炭改变土壤类型方面的实验把活性炭、农药和化肥融合到一起来施用可以升高地面温度，提高土壤的容水量，改善土壤透气性，可以延长农药效果和肥料效果，来增加农业产量普通活性炭的灰分较高，孔容也相对来说较小，同时其比表面积也不大，从而导致其吸附选择性能相对较差，并不能满足国内外市场的需求所以，可以对活性炭结构和性质进行改良，来增大它的吸附能力目前，改性活性炭已经被广泛用于污水处理方面，在水环境污染治理方面也越来越表现出美好的发展前景[6]活性炭也可应用于城市污水方面处理，城市污水中的一些有机物是很难被微生物氧化分解的，而经一般处理后并不能达到水体中较严格的排放要求，对废弃水的回收和再利用有很大的影响，固此需要对其进行更深层次的处理正因为活性炭对有机物具有比较大的吸附能力，所以在对废水进行深度处理这一方面活性炭的使用范围还是相当广泛的总的来说，活性炭的一系列性能优点使其在很多方面都具有良好的应用前景而改性后的活性炭材料在脱硫、脱硝等方面也具有良好的效果，其制作投资的成本比较小，且容易再生和利用等特性也引起人们的重视[7]。

1.2活性炭表征研究进展目前，污泥活性炭的研究还主要在城市污水、染料废水和NO2、H2S 等方面，而关于污泥活性炭表征方面的报道还很少[8]活性炭拥有比较强的吸附能力，这是因为活性炭的比表面积相对比较大并且其内部还拥有比较丰富的孔结构，同时活性炭孔径的分布的不同也会影响活性炭吸附不同杂质污染物的能力大小[9]资料表明，活性炭的比表面积越大，它的吸附能力就越强，但是，在平常生活的使用中，由于活性炭的孔隙大小不同，就有大孔、中孔和微孔的区分，但是某些吸附物的大小使其只能从部分合适的孔进入，所以用总表面积来衡量活性炭的吸附性能并不太准确，具有一定的局限性可以说活性炭对有机物的吸附能力的强弱还决定于活性炭的孔隙结构[10]活性炭的铬吸附值受活性炭的比表面积和孔隙结构影响很大，可以作为表征活性炭吸附性能的常用指标之一近年来，关于污泥活性炭的研究尚未工业化应用，且很少见表征活性炭性能的报道但其实也已经有一批学者已经进行了该方面的研究为了加强污泥活性炭性能方面的推广和应用本文用自己制备的污泥活性炭为研究对象，对磷酸活化的污泥活性炭的结构形貌和性能进行研究，来为活性炭工业化的应用提供科学理论依据张晓雪和王欣[11]等利用沙柳，采用磷酸活化法制备的活性炭样品表面形成了大量形状大小均一的孔隙结构，并且形成了较稳定的石墨微晶结构。

谢新苹和孟中磊[12]等用桉树木屑作为原料，H3PO4为活化剂，探讨了H3PO4浓度、酸泥比、活化温度和活化时间等四个因素对制得的活性炭吸附性能的影响蒋剑春和孙康[13]等以剑麻纤维废弃物为原料，磷酸法活化制备了高吸附性能活性炭，通过比表面积分析仪、热重分析仪以及电子扫描电镜对制备的活性炭进行表征得出结论，影响活性炭的吸附性能重要性活化温度大于活化时间大于磷酸浓度大于酸泥比孙利红和杨再福[14]等用加拿大一枝黄花为原料，通过添加磷酸活化剂制作活性炭，电子显微镜扫描可以看到制得的活性炭表面的孔结构形态、大小各不相同，红外光谱分析得出活性炭主要的官能团为羟基张利波和彭金辉[15]等以烟草杆为原料，以H3PO4为活化剂制作出了活性炭，用电子显微镜对制备的活性炭的结构进行了扫描，得出活性炭中具有一定含量的微孔、中孔和大孔聂培星和徐建辉[16]等以污水厂产生的剩余污泥为原材料，通过微波热解并添加磷酸活化剂的方法制备出污泥活性炭，其表面孔结构多为不规则的多孔，孔径也相对比较大李立清和梁鑫[17]等研究酸改性活性炭表明：活性炭吸附能力的好坏与活性炭的表面官能团有关，该活性炭经酸性改良，其吸附能力有明显增强。

张伟和杨柳等选用磷酸-微波热解法制备污泥活性炭得到的污泥活性炭的比表面积相比较于原污泥的比表面积有显著的提高刘羽[18]和侯庆林[18]等以延安市污水处理厂剩余污泥为原料制备的污泥活性炭，表面粗糙，整体呈现不规则的多孔结构，活化化温度和活化剂浓度等因素对污泥活性炭铬的吸附和污泥活性炭的产量都有较大影响刘斌和杨继亮[19]等选用梧桐枯叶作为原料以磷酸为活化剂制得的活性炭，从比表面积和孔容等方面进行分析，结果表明该活性炭符合商业活性炭的标准，属于中孔比较发达的活性炭李勇和张琦[20]等用南疆区域盛产的巴旦杏核壳作为原材料，制备了巴旦杏核壳活性炭借用物理吸附仪、扫描电子显微镜（SEM）、红外光谱仪（FTIR）、X射线衍射（XRD）等测量方式探讨了其表征得到结论该活性炭的晶体类型大都以非晶态为主 综上所述，使用磷酸活化污泥制备活性炭，要注意磷酸的含量，酸泥比，活化温度还有活化时间这几个要素的影响，其中活化温度的影响又最为重要通过对Cr(VI)的吸附去除能力的大小对所制备的污泥活性炭来进行表征分析利用电子扫描电镜分析其孔径及比表面积，热重分析仪分析其热重，制作相应曲线图进一步分析其表征性能。

1.3活性炭表征研究意义资料研究表明，污泥活性炭的表面一般大都表现为不规则的多孔结构，所以活性炭具有比较强的吸附性能，而孔径相对来说比较大，导致其非常容易吸附大分子有机物活性炭作为一种无机化工产品，其最大特点就是拥有丰富的孔隙。