基本信息
- 项目名称：
- 污泥焚烧灰及其酸改性物制备吸附剂在工业废水重金属处理中的应用
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 污泥焚烧技术由于处理速度快、减容减重比大、可回收热能等优点，越来越受青睐。已有研究表明污泥焚烧灰渣除了富含硅铝类物质外，还呈多孔蜂窝状，有较大的表面积，对多种重金属离子具有较好的吸附能力。本课题研究了污泥焚烧灰渣及其改性后在废水重金属处理中效果。
- 详细介绍：
- 本课题以“以废治废”的思路对污泥焚烧灰渣进行资源化利用的探索，首先研究了生活污泥和工业污泥灰渣的重金属浸出特征，然后以生活污泥灰渣为吸附剂探索了用磷酸改性前后在不同条件下对常见重金属Cu2+、Ni2+的去除效果并获得了最佳吸附工艺条件。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：为剩余污泥开发新的处置方法；把污泥灰开发成新型环保材料。 基本思路：首先研究不同污泥焚烧灰在不同条件下重金属的浸出特征，表明其浸出量较少不影响其在废水中的应用；然后探究不同污泥灰剂量，在不同温度，不同酸碱度条件下对废水中多种重金属的处理效果，并寻找合适的改性剂（如酸和一些盐类）和活化条件，对污泥焚烧灰进行改性，对改性后的焚烧灰在同样条件下进行废水处理对比实验。
科学性、先进性及独特之处
- 本课题利用不同污泥制备了污泥焚烧灰吸附剂，利用的大型分析仪器AAS量检测其处理废水效果，并对改性前后数据进行了对比分析，研究结果为污泥焚烧灰制备吸附剂提供有益的数据补充，因此本研究具有一定的科学性和先进性。 本课题在前人的研究基础上对不同污泥焚烧灰在活化条件前后进行实验，并同时对多种常见的重金属进行吸附实验，更全面地反映污泥灰的处理效果，以及为研发新型环保吸附材料提供科学依据。
应用价值和现实意义
- 污泥焚烧可以最大限度地使其减量化和无害化，近年来得到迅速发展和推广，但其产大量污泥灰急需可靠的处置。本课题正是围绕着如何“以废治废”开发污泥灰作吸附剂而展开的。 本作品的应用价值和现实意义体现在： （1）本课题能为解决污泥焚烧灰处理提供一个可行的环保方案。（2）对污泥灰进行二次利用，达到“资源化”的目的。（3）为污水治理及吸附剂开发提供科学依据。
学术论文摘要
- 污泥焚烧技术目前被视为污泥处理的最佳方法，近年来也得到了广泛的发展。然而，污泥焚烧灰因富集了重金属等危害物质而被普遍认为是一种危险物质，需要进一步处理处置。研究发现，污泥焚烧灰除了富含硅铝物质外，还呈多孔蜂窝状，有较大的表面积，对多种重金属离子具有较好的吸附能力。 本课题首先研究了生活污泥焚烧灰和造纸污泥焚烧灰的重金属浸出特性；然后以生活污泥焚烧灰为例，分别探究了其对废水中镍离子和铜离子的去除试验，获得生活污泥焚烧灰对这两种离子的吸附性能；再次对生活污泥焚烧灰进行磷酸改性并考察其对铜离子的去除试验，从而获得生活污泥焚烧灰在改性前后对重金属离子的吸附的对比。对比试验结果表明经过磷酸改性的污泥焚烧灰具有更强的吸附能力。此外还研究了改性后污泥焚烧灰对染料（亚甲基蓝）的吸附性能。用污泥焚烧灰做吸附剂处理废水并对焚烧灰进行改性，可以实现“以废治废”的目的，不但可以大大降低废水的处理费用，提高资源利用效率，而且为污泥处理找到新的研究方向，为含重金属废水的处理、环保型吸附剂的开发和剩余污泥的后续管理提供有效依据。
获奖情况
- 1. Experimental study on the adsorption property about Methylene Blue by sludge incineration ash[J].《Advanced Materials Research》（accepted）（EI/ISTP）附录用通知； 2. 论文《污泥焚烧渣处理含铜（Ⅱ）离子废水的模拟实验研究*》于2010年7月刊登在《电镀与精饰》，第39-41页； 3. 论文《污泥焚烧渣处理含镍(Ⅱ)废水的模拟实验研究》于2010年7月刊登在《电镀与涂饰》，第33-34页； 4.论文《造纸污泥焚烧灰中重金属含量及其浸出特性》于2010年4月刊登在《安徽农业通报》，第36-37页； 5. 论文《生活污泥焚烧灰的重金属含量及其浸出特征》于2010年6月刊登在《安徽农业通报》，第79-80页。
鉴定结果
- 五篇论文： 一篇为EI/ISTP源刊正在投稿中； 两篇为2008年北大核心刊物论文； 两篇为省级刊物论文。 见附录
参考文献
- [1]夏畅斌,张玲,周艺.城市污泥改性物对废水中 Cr(Ⅵ)的吸附研究[J].材料保护,2006,39(7):61-63. [2]余兰兰,钟秦,冯兰兰.剩余污泥制备活性炭吸附剂及其应用研究[J].安全与环境学报,2005,5(4):39-42. [3]廖选亭,盛健.城市污泥处理处置及综合利用研究现状与建议[J]．安全与环境工程，2006，13（2）：62-65. [4]宋学东,李晓晨.浸出时间对污泥中重金属浸出的影响[J].安徽农业科学, 2008,36(9):3842-3843,3885. [5] Merrington G, Oliver I, Smernik R J. The influence of sewage sludgeproperties on sludge-borne metal availability[J]. Advances in EnvironmentalResearch, 2003, 8: 21-36. [6] Avudainayagam S, Naidu R, Kookana R S, et al. Effects of electrolyte composition on chromium desorption in soils contaminated by tannery waste[J]. Austral Journal of Soil Research, 2001, 39: 1077-1089. [7] V. K. Gupta, Imran Ali, V. K. Saini, et al. Removal of dyes from wastewater using bottom ash[J].Industrial Engineering Chemical Research,2005, 44(10):3655-3664.
同类课题研究水平概述
- 由于污泥焚烧可以最大限度地使其减量化和无害化，因此污泥焚烧处置得到许多地区的推广及应用，但其污泥灰含有大量重金属仍需要妥善处理。如何妥善处理处置大量的焚烧灰，避免产生二次污染，已经引起广泛的关注。 研究发现，城市污泥灰除了富含硅铝物质外，呈多孔蜂窝状，有较大的表面积，有一定的吸附能力，有望可以开发成一种廉价的吸附剂。目前，国内外已经对污泥灰，粉煤灰，碳黑泥等对部分工业废水中重金属（Cu,Zn Hg,Cr）都有一定的研究。如浙江大学热能工程学院陆胜勇等人研究了初始pH值、液固比对焚烧灰重金属渗滤的影响；温州大学南旭阳，张碧双研究了飞灰重金属在海水中动态浸出特性等。但关于污泥焚烧灰改性物吸附重金属离子的吸附特性和工业应用的研究尚待深入。 过去对含重金属废水处理方法主要有离子交换法、离子交换加气浮、无机材料和生物材料吸附、化学法和电解法等。近年来，新型廉价吸附材料的开发应用是工业废水处理方面的研究重点。本论文研究生活污泥焚烧灰和工业污泥焚烧灰其在不同条件下对常见重金属的吸附效果并对其酸改性物进行对比实验，结果表明污泥灰对多种重金属有良好的吸附效果，而且其经过酸改后吸附性能大大提高，因此具有很重要的环保价值。
