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Calcium oxide modification of activated sludge as a low-cost adsorbent: Preparation and application in Cd(II) removal

吸附 氧化钙 化学 响应面法 表面改性 化学工程 化学改性 色谱法 比表面积 活性氧化铝 活性污泥 氧化物 无机化学 核化学 机械强度 海藻酸钙 离子强度 水溶液 离子 材料科学
作者
Haiqi Gu,Weixiong Lin,Shuiyu Sun,Chun Chen Wu,Fan Yang,Ziwei Ye,Nanwei Chen,Jie Ren,Shilin Zheng
出处
期刊:Ecotoxicology and Environmental Safety [Elsevier BV]
卷期号:209: 111760-111760 被引量:23
标识
DOI:10.1016/j.ecoenv.2020.111760
摘要

In this study, a simple to produce, low-cost and environment-friendly sludge based adsorbent, prepared from municipal dewatered sludge and modified by calcium oxide (CaO), is described. The enhancement effect of CaO modification on the adsorption capacity and mechanical strength of sludge based adsorbents (CaO-SA), and the modification mechanism of CaO on activated sludge are discussed. Also, the Cd(II) adsorption conditions are optimized using surface optimization experiment. The results indicated that CaO had a good effect on improving the adsorption capacity and mechanical strength of the sludge-based adsorbent. The CaO-SA adsorbent showed best performance with respect to the mechanical strength and Cd(II) adsorption capacity when prepared under 5% CaO dosage and 60 °C drying temperature. CaO modification can increase the specific surface area and calcium ion content of the sludge-based adsorbent and remove the proton of the carboxylic acid in the sludge. The Box-Behnken experimental design results revealed that the importance of operating conditions for CaO-SA adsorption of Cd(II) can be arranged in the order of adsorption time > dosage> pH> temperature. The results also indicated that the interactions between adsorption time and CaO-SA dosage, adsorption time and pH, adsorption time and temperature are all important factors affecting the Cd(II) adsorption. The optimal conditions (adsorption time of 90 min, CaO-SA dosage of 1 g/L, pH of 5 and adsorption temperature of 40 °C) for CaO-SA to adsorb Cd(II) were obtained by surface optimization, at which the Cd(II) adsorption rate could reach a value of 99.74%.
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