CN104289177A - 一种重金属废水净化用生物炭的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种重金属废水净化用生物炭的制备方法,其特征在于包括如下步骤:(1)将污泥半干化后与生物秸秆混合后的压缩成型;(2)将压缩成型的生物炭放入管式电炉中进行炭化;(3)将炭化后颗粒进行化学改性,改性后干燥制成具有多孔结构的生物炭。本发明的优点在于:污泥中含水率和有机质高,在秸秆压缩成型过程中加入一定量的污泥,不仅解决了棉杆原料含水率低的问题,改善压缩成型原料的粘结性,而且有利于解决污泥的环境污染问题;经过化学改性后的生物炭,其孔隙度和比表面积明显增大,吸附效果增强,可用于废水中重金属吸附处理,实现了废弃资源的高附加值再利用。

Description

一种重金属废水净化用生物炭的制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种环境污染治理方法,特别涉及一种重金属废水净化用生物炭的制 备方法。
背景技术
[0002] 废水中的重金属不能被分解,具有很强的生理毒性和生物富集性,在水中与其他 物质发生反应生成毒性更大的污染物。这些污染物质在动植物体内能长期存在,被人体摄 入后,重金属在人体内能与蛋白质及酶等发生强烈的反应,使蛋白质及酶等失去活性,也可 能在人体的一些器官中累积,使人重金属中毒,影响人类健康,轻则使人得水俣病、骨痛病 等,重者就会死亡。因此,需要对废水中的重金属进行处理。
[0003] 当前用于处理含有重金属离子废水的处理方法有生态修复法和物化法。生态修复 法是利用水生植物、水生动物等对重金属离子进行容纳、吸收、转移,从而使水体得到净化 的一种方法;物化法包括化学沉淀法、离子交换法、电解法以及物理吸附法等。物理吸附法 操作简单,吸附作用强,该方法常用活性炭作为吸附材料,但是价格高昂。采用秸杆制备的 生物炭作为吸附材料,价格相对低廉,且能够有效利用废弃物,对环境友好。制备生物炭的 生物质来源广泛,如、稻米谷壳、花生壳、玉米杆、树木废料等。制备途经常用热解法,它是将 生物颗粒在密闭、无氧、非燃烧、高温状态下制备生物炭,它是生物质经过热解后形成的具 有多孔特性的木炭。专利201210078182. 5公开了一种采用以互花米草、落叶、树枝树干这 几种生物废弃有机物为原料通过热解来制取生物炭的方法,证实了热解生物炭具有良好的 吸附性。
[0004] 污泥实质上是大量微生物通过胞外多聚物粘结而成的絮状物,而胞外多聚物的主 要成分为糖类、脂肪和蛋白质等,这些物质具有很好的粘结性。又农作物秸杆因为分布广 泛,价格低廉,是发展生物质能绝佳的材料。
发明内容
[0005] 本发明以污泥作为粘结剂与秸杆压成颗粒并经热裂解制备的生物炭,生物炭具有 较大的比表面积和微孔结构,能对废水中重金属产生吸附作用,不仅解决了污泥的环境问 题,同时实现了废弃生物质的高附加值再利用,实现以废治废。
[0006] 本发明所采取的技术方案是:一种重金属废水净化用生物炭的制备方法,其特征 在于,包括如下步骤:(1)将污泥半干化后与生物秸杆混合后的压缩成型;(2)将压缩成型 的生物炭放入管式电炉中进行炭化,(3)将炭化后颗粒进行化学改性,制成具有多孔结构的 生物炭。
[0007] 所述的秸杆为棉花杆、玉米杆、稻杆中的一种或几种混合物。
[0008] 所述污泥与秸杆的质量比为1 : 6〜1 : 1。
[0009] 所述成型颗粒中含水量控制在10 %〜15%。
[0010] 所述加热时间是5°C /min〜10°C /min,热解的温度为350〜550°C,保温时间 10 〜30min〇
[0011] 所述化学改性采用将热解炭化后的颗粒在lmol/L〜3mol/L的Κ0Η或ΗΝ03溶液 中振荡〇. 5〜2h。
[0012] 本发明具有的优点和积极效果是:污泥中含水率和有机质高,在秸杆压缩成型过 程中加入一定量的污泥,不仅解决了棉杆原料含水率低的问题,改善压缩成型原料的粘结 性,而且有利于解决污泥的环境污染问题;经过化学改性后的生物炭,其孔隙度和比表面积 明显增大,吸附效果增强,可用于废水中重金属吸附处理,实现了废弃资源的高附加值再利 用。
附图说明
[0013] 图1是本发明实施例的流程图。
具体实施方式
[0014] 为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效,兹例举以下实施例,并配合附图 详细说明如下:
[0015] 请参见图1。
[0016] 实施例1 :
[0017] 把半干化后污泥与秸杆按质量比为1 : 1混合并压缩成型,成型颗粒放入热解炉 中,并以lL/min的速率通入氮气15min,设定加热速率是5°C /min,终温350°C,热解时间 30min。反应结束,待冷却后将热解炭化后的颗粒在lmol/L的Κ0Η溶液中振荡0. 5h进行 化学改性,改性后干燥制成生物炭,然后将上述条件下改性制备出的生物炭0. 2g置于废水 中,搅拌120min,静置60min,过滤测量溶液中各离子浓度,实验结果见表1。
[0018] 表1实施例1中重金属移除效果
[0019]
Figure CN104289177AD00041
[0020] 实施例2 :
[0021] 把半干化后污泥与秸杆按质量比为1 : 3混合并压缩成型,成型颗粒放入热解炉 中,并以lL/min的速率通入氮气15min,设定加热速率是7. 5°C /min,终温450°C,热解时 间20min。反应结束,待冷却后将热解炭化后的颗粒在2mol/L的ΗΝ03溶液中振汤lh进打 化学改性,改性后干燥制成生物炭,然后将上述条件下改性制备出的生物炭0. 4g置于废水 中,搅拌120min,静置60min,过滤测量溶液中各离子浓度,实验结果见表2。
[0022] 表2实施例2中重金属移除效果
[0023]
Figure CN104289177AD00051
[0024] 实施例3 :
[0025] 把半干化后污泥与秸杆按质量比为1 : 6混合并压缩成型,成型颗粒放入热解炉 中,并以lL/min的速率通入氮气15min,设定加热速率是10°C /min,终温550°C,热解时间 lOmin。反应结束,待冷却后将热解炭化后的颗粒在3mol/L的Κ0Η溶液中振荡1. 5h进行 化学改性,改性后干燥制成生物炭,然后将上述条件下改性制备出的生物炭0. 6g置于废水 中,搅拌120min,静置60min,过滤测量溶液中各离子浓度,实验结果见表3。
[0026] 表3实施例3中重金属移除效果
[0027]
Figure CN104289177AD00052
[0028] 上述实施例阐述的是一种重金属废水净化用生物炭的制备方法。
[0029] 尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上 述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,并不是限制性的,本领域的普通 技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可 以做出很多形式,这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1. 一种重金属废水净化用生物炭的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)将污泥 半干化后与生物秸杆混合后的压缩成型;(2)将压缩成型的生物炭放入管式电炉中进行炭 化;(3)将炭化后颗粒进行化学改性,制成具有多孔结构的生物炭。
2. 根据权利要求1所述的一种重金属废水净化用生物炭的制备方法,其特征在于,所 述的秸杆为棉花杆、玉米杆、稻杆中的一种或几种混合物。
3. 根据权利要求1所述的一种重金属废水净化用生物炭的制备方法,其特征在于,所 述污泥与結杆的质量比为1 : 6〜1 : 1。
4. 根据权利要求1所述的一种重金属废水净化用生物炭的制备方法,其特征在于,所 述成型颗粒中含水量控制在10 %〜15*%。
5. 根据权利要求1所述的一种重金属废水净化用生物炭的制备方法,其特征在于,所 述加热时间是5°C /min〜10°C /min,热解的温度为350〜550°C,保温时间10〜30min。
6. 根据权利要求1所述的一种重金属废水净化用生物炭的制备方法,其特征在于,所 述化学改性采用将热解炭化后的颗粒在lmol/L〜3mol/L的KOH或ΗΝ0 3溶液中振荡0. 5〜 2h。
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