污水厂剩余污泥制备烟气脱硫吸附剂

第24卷第9期2007年9月应用化学CHINESEJOURNALOFAPPLIEDCHEMISTRYVol24No9Sep2007污水厂剩余污泥制备烟气脱硫吸附剂余兰兰”郑凯6苏力宏。余宏伟6(“大庆石油学院化学化工学院大庆163318；5大庆油田第二采油厂大庆；‘西北工业大学理学院西安)摘要以城市污水厂剩余污泥为原料，采用负载金属氧化物的方法进行改性制备烟气脱硫吸附剂，并进行了元素分析、孔结构、扫描电镜性质袁征，采用热分析及傅里叶红外光谱法对污泥吸附剂在so：一O：-H：O(g)一M体系的吸附机理进行了探讨。结果表明．同时负载质量分数为5％的MnO，和质量分数为5％的MgO的吸附剂性能较好，污泥吸附剂以中孔和大孔结构为主，比表面积较小。在sO，人口质量浓度为202138mg／m3、O，质量分数为12％、H，O(g)质量分数为12％、气体流速为213m／rain和温度为60℃的条件下，污泥吸附剂的脱硫效率为93．7％．吸附容量为993m异／g。氨溶液法再生效果较好．再生2次后，脱硫效率下降至93％，吸附容量为844mg／g。水蒸气存在时，复合氧化物的协同作用促进了对sO，的化学吸附。等温吸附过程可用Freundlich模型描述，吸附热值为784kJ／mol。同定床吸附模型的预测值与实验结果吻合较好。关键词污泥，吸附剂，脱硫，机理，模型巾图分类号：0647：X703文献标识码：A文章编号：10(】04)518(2007)09．10454)5城市和工业废水多采用生化污泥法进行处理．处理同时会产生大量的剩余污泥。目前，处理方法主要有农用、填埋、焚烧等。剩余污泥中含有一定的有机物、丰富的氮磷、重金属及病原菌等，处理不当将对环境造成很大的污染【1]。由于生化处理污泥含碳较多，可通过化学途径将其制成价格低廉的吸附剂。目前对SO，废气的处理是环境保护研究领域的主要课题之一。烟气脱硫技术至今已有200多种，但以污泥制备吸附剂来脱除烟气中SO，的研究在国内外报道尚少口1。本义以城市污水厂剩余污泥为原料，利用固相共混法负载复合氧化物的改性方法制备烟气脱硫吸附剂，既处置了污泥义治理了烟气，对于废物的资源化利用具有重要的意义。傅里叶红外光谱法是研究气固催化剂表面反应机理的有力_丁具o⋯，本文结合热分析探讨了污泥吸附剂的吸附机理，并利用等温吸附方程捕述吸附过程，研究建立了同定床吸附模型。利用负载复合氧化物的改性方法以污水厂污泥为原料制备吸附剂尚未见文献报道。1实验部分1．1试剂和仪器醋酸锰、醋酸镁、NaOH、氨水等均为分析纯试剂。SK．2．10型高温管式电阻炉(南京电炉厂)；COULTER．SA3100型比表面积分析仪(美同Beckman公司)；INCA．300型x射线能谱仪(英国Oxford公司)；LEO．1530VP型扫描电子显微镜(德国Leo公司)；MBl54S型傅里叶红外光谱仪(加拿大Bomem公司)：SHIMADZUTG．DTA-50型热分析仪(日本Shimadzu公司)。1．2吸附剂的制备所用污泥为南京城市污水厂剩余污泥(SS：surplussludge)，取干污泥约30g，按MnO，和MgO负载质量分数均为5％分别加入易分解盐醋酸锰2g与醋酸镁3g，加少量水使混合均匀，在105℃下烘3h，置于高温管式电阻炉中进行热解，为减少污泥灰分含量，热解时利用N，气隔绝空气，加热速率为5。C／min，热解温度为550cc．时间2h，热解过程中伴随着污泥的碳化，醋酸盐分解为高氧化态的MnO，和MgO负载于碳化污泥上，之后进行研磨，过筛得到0．71—0．84mill粒径产物，记为SSC。热解过程中产生的尾气利用质量分数为10％NaOH溶液进行吸收处理。2006一10．12收稿，20074)3437修同汀苏省建设系统科技计划项目(JS200310)通讯联系人：余兰兰，女，博士．副教授；E．mail：b03030121@126COLT[；研究方向：环境化学1046应用化学第24卷1．3模拟烟气SO，固定床吸附采用等温操作的固定床反应器，钢瓶装so：与O：、N：混合模拟烟气，水蒸汽用蒸汽发生器得到。模拟烟气通过装有5g吸附剂的石英吸附管(中20mm×500mlB)，利用碘量法测定进出口SO：浓度，绘制床层穿透曲线并计算穿透时间内的脱硫效率和吸附容量q。。利用红外光谱仪和热分析仪研究脱硫机理。1．4吸附剂再生法利用质量分数为25％氨溶液进行湿法再生。吸附so，后的污泥吸附剂投入氨水中，并通人压缩空气，再生反应至氨水溶液pH值为7～8，吸附剂经过滤分离，干燥后用于二次脱硫实验。2结果与讨论2．1制备吸附剂的性能参照我国目前执行的s0，排放标准的规定，定义床层穿透时间￡。(指从s0：气体进入床层开始，床层m口SO，摩尔分数达到0．03％所经历的时间，即达到穿透点c／