活性污泥对染料废水吸附性能的研究

论文摘要

吸附是印染废水处理的主要工艺之一。很久以前人们就注意到活性污泥对有机物的吸附作用,然而对于活性污泥吸附的主要影响因素、吸附模型、吸附机理以及活性污泥与其他吸附剂的比较研究罕有报道。本研究以人工配制的结晶紫、酸性品红6B、活性黑5的模拟染料废水为处理对象,对活性污泥吸附染料的性能进行了系统的研究。采用正交实验,对比研究了活性污泥、活性炭、硅藻土对三种不同染料的吸附性能,分析了活性污泥的吸附机理。研究表明,活性污泥对三种染料的吸附试验达到平衡的时间分别为30min,20min和70min左右,脱色率分别达81%、89%和10%左右。活性污泥投加量增加可以提高染料脱色率,但活性污泥的吸附容量降低。加大吸附过程的搅拌速度对活性污泥吸附染料的容量没有明显影响。pH值升高时,结晶紫吸附容量略有增大,而酸性品红6B的吸附容量略有减小,但脱色率均可达到90%以上。对于活性黑5,pH值由低升高时,活性污泥对它的吸附容量先快速降低,在pH值为6.69.9之间基本不变并维持在很低水平;之后,随着pH值的继续升高,吸附容量逐渐增加。吸附模型研究表明,活性炭、硅藻土和活性污泥对三种染料的吸附符合Freundlich模型,对酸性品红和活性黑5的吸附还较好地符合Langmuir模型。活性污泥对三种染料吸附性能的优劣顺序为:酸性品红6B>结晶紫>活性黑5。二级动力学模型均能很好地描述三种染料在三种不同吸附剂上的吸附动力学行为。对于活性黑5,颗粒内扩散过程是其在三种吸附剂上吸附速率的控制步骤,颗粒内扩散也是活性污泥吸附三种染料的控制步骤,但不是唯一的控制步骤。对于活性炭和硅藻土吸附结晶紫与酸性品红,颗粒内扩散不是速率控制步骤。假一级吸附速率常数k1和假二级吸附速率常数k2的值随污泥量的增加而增大,而颗粒内扩散常数kp却随污泥量的增加而减小。通过析因试验,证明了活性污泥对活性黑5的吸附主要是由于染料分子的磺酸基氧负电荷中心与-NH3+相结合而产生的化学吸附,同时也说明这种吸附机制主要发生在污泥中的微生物细胞外,吸附是细胞外物质的性质;pH值和离子浓度的交互作用达到极其显著的程度（ F值达1128.67和1562.04）,说明在中性或酸性条件下盐度对染料在污泥上的吸附有很大的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外生物污泥吸附的研究现状
• 1.2.1 生物污泥对重金属离子的吸附
• 1.2.2 生物污泥对染料的吸附
• 1.3 研究目的和主要内容
• 第2章 活性污泥吸附染料的影响因素分析
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 材料与设备
• 2.1.2 实验方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 吸附剂浓度的影响
• 2.2.2 染料初始浓度和吸附时间的影响
• 2.2.3 搅拌速度的影响
• 2.2.4 pH值的影响
• 2.2.5 其他因素的影响
• 2.3 本章小结
• 第3章 不同吸附剂吸附染料的模型对比研究
• 3.1 吸附理论
• 3.1.1 吸附等温线模型
• 3.1.2 吸附动力学
• 3.2 实验材料与方法
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 实验方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 吸附等温线模型
• 3.3.2 吸附动力学研究
• 3.4 本章小结
• 第4章 活性污泥吸附染料的机理探讨
• 4.1 实验材料与方法
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 实验方法
• 4.2 结果和讨论
• 4.2.1 析因试验
• 4.2.2 吸附机理分析
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢