CN102530941A - 污泥基活性炭及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种污泥基活性炭及其制备方法。本发明根据污泥的组成，适当的添加一定量的生物质材料(如玉米秸秆、小麦秸秆、花生壳等)，混合均匀，农作物秸秆和花生壳等农业废弃物含有相对高地碳含量，在污泥中添加农作物秸秆和花生壳提高了(可提高)活性炭的吸附能力。将一定浓度的活性剂(如ZnCl2、KOH、KCO3等)加入到混合均匀的污泥中，进行浸渍活化处理，再经高温活化即可获得污泥活性炭。本发明具有工艺简单，成本低，且污泥活性炭比表面积高的优点，同时为污泥资源化及农业废弃物的处理处置提供了出路，实现了废物处理的无害化，减量化，资源化。
Description
技术领域
本发明涉及一种以城市污水处理厂剩余污泥为主要原材料的污泥活性炭及其制备方法，适用于各种有毒气体的去除以及污水中COD、有色物质的去除，属于活性炭技术领域。
背景技术
随着城市污水处理厂的数量和处理水量的逐年提高，副产物污泥的产生量也在急剧增加。污水处理厂污泥含有大量的有机物和有毒有害物质(包括重金属，微生物和有毒有害物质)，如不加以处理，会带来严重的二次污染。国内外污泥处理的最终方式主要有，污泥填埋、土地处理、焚烧及热处理等。焚烧容易造成二次污染，同时形成的重金属烟雾和飞灰也有造成二次污染的可能性。在环境标准日益严格的当下，填埋和堆肥方面的利用也受到了限制。因此，研究开发污泥处理处置和污泥资源化的新途径，受到了越来越多的关注。
我国是农业大国，据统计每年产生大量的农业废弃物，主要指各种农作物秸秆和花生壳。每到收获季节，为图省事，农民常常将农作物秸秆就地焚烧了事，不仅浪费了资源，同时造成了严重的空气污染。使得大量的农业废弃物不能得到有效的利用。研究开发农业废弃物的资源化利用有非常重要的意义。
污泥中含有大量有机物，其中大约有60％～70％的粗蛋白质，25％左右的碳水化合物。随着生活水平的提高，污泥中有机物的含量还会增加，污泥具有被加工成活性炭吸附剂的客观条件。虽然从相关参数上比不如商业活性炭，但应用效果却与商业活性炭接近，甚至会超过它。活性炭是一种具有丰富的内部孔隙结构和较高比表面积的优良吸附材料，但其原材料主要是煤和木材等含碳材料，成本较高。将污泥转化为含碳吸附剂，不仅成本低廉，节约珍贵资源，同时还解决了污泥的处理处置这一环境难题，并变废为宝。而农作物秸秆和花生壳等农业废弃物含有相对高地碳含量，在污泥中添加农作物秸秆提高了(可提高)活性炭的吸附能力，同时解决了农业废弃物的处理处置问题，实现了废物处理的稳定化、无害化、资源化。。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于去除各种有毒气体以及污水中COD、有色物质的以城市污水处理厂剩余污泥为主要原材料的污泥活性炭及其制备方法。
本发明所提供的一种污泥基活性炭由城市污水处理厂剩余污泥和农作物秸秆和花生壳组成；原材料中污泥所占的质量百分含量为50-90％，农作物秸秆和花生壳所占的质量百分含量为10-50％。
本发明所提供的一种污泥基活性炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将城市污水处理厂污泥干燥至含水率10％以下，研磨、过筛，保留粒径范围20目-100目的污泥颗粒；
2)将农作物秸秆或花生壳干燥至含水率10％以下，称取10-50％的干燥后样品添加到污泥颗粒中，再污泥颗粒与3-5mol/l的活化剂溶液按质量比为1∶1-1∶4混合，于常温下浸渍12-24h，之后干燥至恒重，得到活化污泥颗粒；
3)将活化污泥颗粒以10-20℃/min的升温速率升温至450-650℃保温30-90min后，在氮气中冷却，而后依次用盐酸和70-80℃的蒸馏水洗涤至中性，烘干，即得到污泥活性炭；
步骤2)中所述的活化剂为氯化锌、硫酸或氢氧化钾中的一种；
本发明的优点在于回收利用了污水处理厂的剩余污泥，将剩余污泥经活化生成了活性炭，使废弃污泥得到资源化，大大解决了剩余污泥的出路问题，并利用生物质材料作为副料，提高碳含量，充分利用了农业废弃物。因此，本吸附剂具有制备简单和成本低的特点。
以下结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
具体实施方式
下述实施例中所使用的污泥为污水处理厂二沉池的剩余污泥。
实施例1
1)将污泥干燥至含水率10％以下，研磨、过筛，保留粒径范围为20-100目的污泥颗粒；
2)将农作物秸秆干燥至含水率10％以下，称取25％的干燥后农作物秸秆添加到污泥颗粒中，再将此污泥颗粒样品与4mol/l的氢氧化钾溶液按质量比为1∶2混合后，于常温下浸渍12h，而后干燥至恒重，得到活化污泥颗粒；
3)将活化污泥颗粒以15℃/min的升温速率升温至550℃保温90min后，在氮气中冷却，而后依次用盐酸和70℃的蒸馏水洗涤，烘干，即得到污泥活性炭；
污泥活性炭的比表面积为642m2/g。
实施例2
1)将污泥干燥至含水率10％以下，研磨、过筛，保留粒径范围为100目以下的污泥颗粒；
2)将农作物秸秆干燥至含水率10％以下，称取50％的干燥后农作物秸秆添加到污泥颗粒中，再将此污泥颗粒样品与5mol/l的氯化锌溶液按质量比为1∶2混合后，于常温下浸渍24h，而后干燥至恒重，得到活化污泥颗粒；
3)将活化污泥颗粒以15℃/min的升温速率升温至550℃保温90min后，在氮气中冷却，而后依次用盐酸和70℃的蒸馏水洗涤，烘干，即得到污泥活性炭；
污泥活性炭的比表面积为733m2/g。
实施例3
1)将污泥干燥至含水率10％以下，研磨、过筛，保留粒径范围为100目以下的污泥颗粒；
2)将农作物秸秆干燥至含水率10％以下，称取10％的干燥后农作物秸秆添加到污泥颗粒中，再将此污泥颗粒样品与4mol/l的碳酸钾溶液按质量比为1∶3混合后，于常温下浸渍24h，而后干燥至恒重，得到活化污泥颗粒；
3)将活化污泥颗粒以15℃/min的升温速率升温至600℃保温60min后，在氮气中冷却，而后依次用盐酸和70℃的蒸馏水洗涤，烘干，即得到污泥活性炭；
污泥活性炭的比表面积为582m2/g。
实施例4
1)将污泥干燥至含水率10％以下，研磨、过筛，保留粒径范围为100目以下的污泥颗粒；
2)将花生壳干燥至含水率10％以下，称取25％的干燥后花生壳添加到污泥颗粒中，再将此污泥颗粒样品与3mol/l的氯化锌溶液按质量比为1∶2混合后，于常温下浸渍24h，而后干燥至恒重，得到活化污泥颗粒；
3)将活化污泥颗粒以20℃/min的升温速率升温至550℃保温60min后，在氮气中冷却，而后依次用盐酸和75℃的蒸馏水洗涤，烘干，即得到污泥活性炭；
污泥活性炭的比表面积为576m2/g。
实施例5
1)将污泥干燥至含水率10％以下，研磨、过筛，保留粒径范围为100目以下的污泥颗粒；
2)将花生壳干燥至含水率10％以下，称取50％的干燥后花生壳添加到污泥颗粒中，再将此污泥颗粒样品与4mol/l的氯化锌溶液按质量比为1∶3混合后，于常温下浸渍24h，而后干燥至恒重，得到活化污泥颗粒；
3)将活化污泥颗粒以20℃/min的升温速率升温至600℃保温60min后，在氮气中冷却，而后依次用盐酸和80℃的蒸馏水洗涤，烘干，即得到污泥活性炭；
污泥活性炭的比表面积为683m2/g。
实施例6
1)将污泥干燥至含水率10％以下，研磨、过筛，保留粒径范围为100目以下的污泥颗粒；
2)将花生壳干燥至含水率10％以下，称取35％的干燥后花生壳添加到污泥颗粒中，再将此污泥颗粒样品与5mol/l的氯化锌溶液按质量比为1∶3.5混合后，于常温下浸渍24h，而后干燥至恒重，得到活化污泥颗粒；
3)将活化污泥颗粒以15℃/min的升温速率升温至650℃保温30min后，在氮气中冷却，而后依次用盐酸和80℃的蒸馏水洗涤，烘干，即得到污泥活性炭；
污泥活性炭的比表面积为612m2/g。
Claims (2)
1.一种污泥基活性炭，其特征在于：
污泥中添加了农作物秸秆或花生壳作为副料，混合均匀；其中混合料中污泥所占的质量百分含量为50-90％，农作物秸秆或花生壳所占的质量百分含量为10-50％。
2.根据权利要求1所述的一种污泥基活性炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将污泥干燥至含水率10％以下，研磨、过筛，保留粒径范围为20-100目的污泥颗粒；
2)将农作物秸秆或花生壳干燥至含水率10％以下，称取10-50％的干燥后样品添加到污泥颗粒中，再将此污泥颗粒与3-5mol/l的活化剂溶液按质量比为1∶1-1∶4混合，于常温下浸渍12-24h，之后干燥至恒重，得到活化污泥颗粒；所述的活化剂为氯化锌、氢氧化钾或碳酸钾中的一种；
3)以氮气作为保护气，将活化污泥颗粒以10-20℃/min的升温速率升温至450-650℃保温30-90min后，冷却至常温，而后依次用盐酸和70-80℃的蒸馏水洗涤，烘干，即得到污泥活性炭。
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