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
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
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。
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。采用秸秆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、玉米秆、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。
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。又农作物秸秆因为分布广泛，价格低廉，是发展生物质能绝佳的材料。
发明内容
本发明以污泥作为粘结剂与秸秆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。
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，制成具有多孔结构的生物炭。
所述的秸秆为棉花杆、玉米秆、稻杆中的一种或几种混合物。
所述污泥与秸秆的质量比为1∶6～1∶1。
所述成型颗粒中含水量控制在10％～15％。
所述加热时间是5℃/min～10℃/min，热解的温度为350～550℃，保温时间10～30min。
所述化学改性采用将热解炭化后的颗粒在1mol/L～3mol/L的KOH或HNO3溶液中振荡0.5～2h。
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。
附图说明
图1是本发明实施例的流程图。
具体实施方式
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：
请参见图1。
实施例1：
把半干化后污泥与秸秆按质量比为1∶1混合并压缩成型，成型颗粒放入热解炉中，并以1L/min的速率通入氮气15min，设定加热速率是5℃/min，终温350℃，热解时间30min。反应结束，待冷却后将热解炭化后的颗粒在1mol/L的KOH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。
表1  实施例1中重金属移除效果
离子 Cd2+ Pb2+ Cu2+
离子原始浓度(mg/L) 29.10 24.67 25.62
吸附后浓度(mg/L) 16.76 0.48 1.71
移除率 42.41％ 98.05％ 93.33％
实施例2：
把半干化后污泥与秸秆按质量比为1∶3混合并压缩成型，成型颗粒放入热解炉中，并以1L/min的速率通入氮气15min，设定加热速率是7.5℃/min，终温450℃，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HNO3溶液中振荡1h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0.4g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。
表2  实施例2中重金属移除效果
离子 Cd2+ Pb2+ Cu2+
离子原始浓度(mg/L) 29.10 24.67 25.62
吸附后浓度(mg/L) 15.19 0.14 0.87
移除率 47.80％ 99.43％ 96.60％
实施例3：
把半干化后污泥与秸秆按质量比为1∶6混合并压缩成型，成型颗粒放入热解炉中，并以1L/min的速率通入氮气15min，设定加热速率是10℃/min，终温550℃，热解时间10min。反应结束，待冷却后将热解炭化后的颗粒在3mol/L的KOH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。
表3  实施例3中重金属移除效果
离子 Cd2+ Pb2+ Cu2+
离子原始浓度(mg/L) 29.10 24.67 25.62
吸附后浓度(mg/L) 0.33 0.05 0.17
移除率 98.87％ 99.80％ 99.37％
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。
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，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，所述的秸秆为棉花杆、玉米秆、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，所述污泥与秸秆的质量比为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℃/min～10℃/min，热解的温度为350～550℃，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1mol/L～3mol/L的KOH或HNO3溶液中振荡0.5～2h。
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Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105622267A (zh) * 2015-12-30 2016-06-01 聚光科技(杭州)股份有限公司 新型生物炭材料的制备方法
CN105771897A (zh) * 2016-04-21 2016-07-20 天津城建大学 一种采用微波制备生物炭的方法
CN105879838A (zh) * 2016-06-12 2016-08-24 山东师范大学 一种改性棉花秸秆生物质炭制备重金属高效吸附剂的方法
CN105921110A (zh) * 2016-06-02 2016-09-07 环境保护部华南环境科学研究所 一种牛粪生物炭的制备方法及其应用
CN106007290A (zh) * 2016-07-14 2016-10-12 慎叶 一种新型环保污泥重金属去除剂及其制备方法
CN106010542A (zh) * 2016-05-27 2016-10-12 兰州交通大学 一种用于重金属污染土壤修复的污泥生物炭及其制备方法
CN106219796A (zh) * 2016-01-14 2016-12-14 东莞市美尊能源科技有限公司 电镀废水处理工艺
CN107159152A (zh) * 2017-07-06 2017-09-15 华南理工大学 一种纤维素改性活性炭重金属吸附材料及制备方法与应用
CN108273352A (zh) * 2018-03-16 2018-07-13 王玉玲 一种工业废气净化装置及操作方法
CN109530423A (zh) * 2018-12-03 2019-03-29 河北工程大学 用于重金属污染土壤修复的混合生物炭及其制备方法
CN109575929A (zh) * 2018-11-28 2019-04-05 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 重金属污染土壤复合修复剂及其修复土壤的方法
CN110127972A (zh) * 2019-03-06 2019-08-16 同济大学 一种提高污泥厌氧消化效率同时降低重金属生态毒性的方法
CN110240911A (zh) * 2019-04-28 2019-09-17 张波 一种生物质固体废弃物热解处理工艺
CN111646469A (zh) * 2020-06-22 2020-09-11 河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所 一种高活性秸秆生物炭及其制备方法
CN113634229A (zh) * 2021-09-02 2021-11-12 浙江理工大学绍兴柯桥研究院有限公司 一种具有选择性吸附-脱附能力的生物炭的制备方法及应用
CN114471464A (zh) * 2022-02-25 2022-05-13 内蒙古农业大学 一种向日葵秸秆改性生物炭及其应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06293576A (ja) * 1992-09-30 1994-10-21 Agency Of Ind Science & Technol 多孔性シリカ−炭素複合体及びその製造方法
CN102698712A (zh) * 2012-05-14 2012-10-03 北京工业大学 一种处理染料废水的污泥活性炭的表面改性方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06293576A (ja) * 1992-09-30 1994-10-21 Agency Of Ind Science & Technol 多孔性シリカ−炭素複合体及びその製造方法
CN102698712A (zh) * 2012-05-14 2012-10-03 北京工业大学 一种处理染料废水的污泥活性炭的表面改性方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周品等: "秆-污泥复合基活性炭的制备及其对1,2,4-酸氧体的吸附特性", 《环境化学》, vol. 32, no. 1, 31 January 2013 (2013-01-31) *
李志华等: "污泥活性炭的制备与应用研究进展", 《轻工科技》, no. 4, 30 April 2012 (2012-04-30), pages 101 - 103 *
郭斌等: "城市污泥混掺小麦秸秆制备活性炭的研究", 《热能动力工程》, vol. 26, no. 6, 30 November 2011 (2011-11-30), pages 764 - 765 *

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105622267A (zh) * 2015-12-30 2016-06-01 聚光科技(杭州)股份有限公司 新型生物炭材料的制备方法
CN106219796A (zh) * 2016-01-14 2016-12-14 东莞市美尊能源科技有限公司 电镀废水处理工艺
CN105771897A (zh) * 2016-04-21 2016-07-20 天津城建大学 一种采用微波制备生物炭的方法
CN106010542A (zh) * 2016-05-27 2016-10-12 兰州交通大学 一种用于重金属污染土壤修复的污泥生物炭及其制备方法
CN105921110B (zh) * 2016-06-02 2018-04-10 环境保护部华南环境科学研究所 一种牛粪生物炭的制备方法及其应用
CN105921110A (zh) * 2016-06-02 2016-09-07 环境保护部华南环境科学研究所 一种牛粪生物炭的制备方法及其应用
CN105879838A (zh) * 2016-06-12 2016-08-24 山东师范大学 一种改性棉花秸秆生物质炭制备重金属高效吸附剂的方法
CN106007290A (zh) * 2016-07-14 2016-10-12 慎叶 一种新型环保污泥重金属去除剂及其制备方法
CN107159152A (zh) * 2017-07-06 2017-09-15 华南理工大学 一种纤维素改性活性炭重金属吸附材料及制备方法与应用
CN108273352A (zh) * 2018-03-16 2018-07-13 王玉玲 一种工业废气净化装置及操作方法
CN109575929A (zh) * 2018-11-28 2019-04-05 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 重金属污染土壤复合修复剂及其修复土壤的方法
CN109530423A (zh) * 2018-12-03 2019-03-29 河北工程大学 用于重金属污染土壤修复的混合生物炭及其制备方法
CN110127972A (zh) * 2019-03-06 2019-08-16 同济大学 一种提高污泥厌氧消化效率同时降低重金属生态毒性的方法
CN110127972B (zh) * 2019-03-06 2020-12-29 同济大学 一种提高污泥厌氧消化效率同时降低重金属生态毒性的方法
CN110240911A (zh) * 2019-04-28 2019-09-17 张波 一种生物质固体废弃物热解处理工艺
CN111646469A (zh) * 2020-06-22 2020-09-11 河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所 一种高活性秸秆生物炭及其制备方法
CN113634229A (zh) * 2021-09-02 2021-11-12 浙江理工大学绍兴柯桥研究院有限公司 一种具有选择性吸附-脱附能力的生物炭的制备方法及应用
CN114471464A (zh) * 2022-02-25 2022-05-13 内蒙古农业大学 一种向日葵秸秆改性生物炭及其应用

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