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制药污水处理厂污泥制活性炭的研究
作者：葛坤如
来源：《科学与财富》2017年第14期
摘 要：制药污水中含有大量的化学成分，如果不经任何处理直接排放，将对自然环境造成严重的污染。但是如果能对其进行有效、合理的利用，将能够使用制药过程中产生的污水生产出有益于人类社会生活的物资。例如，通过对制药污水处理厂的污泥进行合理的加工，将能够生产得出活性炭。一方面活性炭能够为人民的生活所用，另一方面可以减轻污泥处理的压力，这也将有助与保护环境。本文即将对运用制药污水处理厂污泥制活性炭相关方法进行简要分析。
关键词：制药污水；污泥；活性炭制备
近年来，我国各项工业的发展，都取得了比较明显的进步。但与此同时，工业发展对环境所带来的污染也日益严重，并且这种趋势还将继续蔓延。目前，造成环境危害的最主要的一个原因就是工业污水的排放。而污水处理过程中所产生的污泥，所包含的的有害成分也非常多，如果不能进行有效的处理，将对环境造成很大的危害。为实现可持续发展，在污泥处理的过程中，应该尽可能的对其有效成分进行利用。与此同时也要尽可能避免二次污染的发生。 1 实际案例
为更好的阐释运用制药污水处理厂的污泥制备活性炭的相关工艺，本文将对实际案例进行说明。文章中所选用的实际案例中的污水处理厂位于某二线城市。该市的污水排放量达到了每天100万吨，但是运用传统处理手段能够处理掉的污水仅为排放总量的百分之二十。三是近年来，在其他污水处理厂投入运营的情况下，污水处理量可以达到百分之六十。但在污水处理量不断增多的条件下，工业中污泥的产量正进一步增多。对污泥的可持续性处理，将能有效的保护城市环境，同时实现对资源的合理利用。为此，案例中的污水处理厂选择应用对制药污水处理过后产生的污泥用于制备活性炭。 2 污泥的处理方法 2.1 污泥的具体特征
案例中所处理的污泥来自于某大型制药集团的下属污水处理厂，该厂在处理污水的工程中，主要运用了UASB厌氧和生物接触的氧化法进行污水处理。这种污水处理方法作用下，所产生的污泥中挥发份的含量和碳元素的含量都相对较高，具有一定的回收再利用的价值。通过准确的测量，我们发现，污泥中挥发份的含量达到了52.8%，而碳的含量则达到了48.6%，十分具有利用的必要。 2.2 试剂与仪器
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氯化锌（分析纯）、盐酸（分析纯）、硫酸（分析纯）、碘化钾（分析纯）、碘（分析纯）、硫代硫酸钠（分析纯）、可溶性淀粉、重铬酸钾（分析纯）、硫酸亚铁铵（分析纯）、邻菲啰啉、硫酸银（分析纯）、硫酸汞（分析纯）、电热鼓风干燥箱、马弗炉、电炉、坩埚、蒸发皿、分析天平、冷凝回流装置、HY-4调速多用振荡器。 2.3 制备工艺
本实验采用药品活化，分别采用氯化锌和磷酸溶液做活化剂，将污泥放入干燥箱中干燥，经粉碎、筛分后与ZnCl2溶液混合均匀，浸泡24h.，然后把浸泡过的污泥放入干燥箱中干燥后，放入马弗炉中，在隔绝空气的情况下升温至活化温度进行活化炭化，维持适当的时间。制成的活性炭冷却后，用热的10%盐酸清洗数次使溶液澄清，再用热蒸馏水清洗数次，以去除炭中的杂质及Zn离子。清洗之后再把制成的活性炭放入干燥箱中干燥至恒重即得成品。选取固液比、活化剂浓度、活化温度及活化时间4个影响因素探寻实验的最佳工艺条件。所制备的污泥活性炭通过碘值的大小来确定其吸附性能，确定最佳工艺条件后，加入适量果壳添加剂以提高活性炭的吸附性能。 2.4所得活性炭的性能检测
我们采用了静态实验与动态分析相结合的方式对由污泥制成的活性炭进行了全面的了解，对其COD的吸附量和脱色的效果进行了观察。 3 实验结果
通过对实验的观察和相关数据的记载，通过严密的分析，我们得出了以下结论。 3.1 合理的制备工艺的确定
通过实验，我们能够确定出最佳的活性炭制备工艺。通过对实验结果的观察，我们可以发现制备活性炭过程中，以磷酸为活化剂，制备成品中，碘值在300g/g左右。一氯化锌为活化剂制备而成的成品中，碘值在525mg/g左右。由此我们可以得出，将浓度为40%的氯化锌作为活性炭制备的活化剂，将活化所用时间控制在30分钟，活化温度保持在600摄氏度的状态下是制备活性炭的最贱条件。另外，实验也可以表明，活化的时间、温度以及活化剂浓度对活性炭碘值的影响力依次减弱。其中，活化时间对活性炭碘值的影响最大。但是这种条件下制备而成的活性炭仍无法达到相关标准对其碘值的要求，因此，我们又在实验中加入了果壳，将其最为添加剂。结果表明，在果壳做添加剂的条件下，活性炭碘值能够明显提高。
结果表明果壳∶污泥（干基）质量比为2∶8时，其碘吸附值可达800 mg/g以上，满足国标GB7701.4-87的要求，达到净化水用煤质颗粒活性炭的标准。 3.2 活性炭对COD吸附性能
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3.2.1 静态吸附
试验用废水取自制药厂经UASB处理后的废水，通过测定污泥活性炭吸附前后废水 COD值、色度的变化来确定其吸附能力。
（1）在相同的COD浓度（pH=8.0，COD=948.4mg/L，色度250），不同量污泥活性炭，静态吸附24h时测定溶液COD浓度和色度，其中色度均小于10。 （2）在污泥活性炭量（2g）相同，不同初始COD浓度，pH=8.0。
无论采用不同浓度，还是不同吸附剂量，所得等温线基本都符合I型Langmuir吸附等温线，当吸附浓度较低时，吸附量的增长速率较快，随着浓度的增加，吸附量的增加速率变得缓慢，当COD达某一值以后吸附量基本保持不变，污泥活性炭对COD的吸附存在饱和值。 （3）吸附等温方程的建立
Langmuir 吸附等温式的基本形式为： q=q0*（BCe/1+BCe）（1）
式中 q---单位质量吸附剂所吸附污染物的量，mg/g；
q0---饱和吸附量，即吸附达平衡时，单位质量吸附剂所吸附污染物的量，mg/g； B---吸附常数； Ce---平衡浓度，mg/L。 式（1）可以转化为： Ce/q=1/Bq0+（1/q0*Ce）（2）
以Ce和Ce/q为横坐标与纵坐标作图，由直线的截距（1/Bq0=1.636 6）和斜率（1/q0=0.031 9）
获得吸附公式中的常数q0。
经数学归纳，污泥活性炭吸附 COD的等温吸附方程：q=31.3Ce/（Ce+51.3）污泥活性炭对COD的静态饱和吸附量q0=31.3mg/g。色度去除率>85%。 3.2.2 动态吸附