CN104888727A - 一种防污染活性炭吸附剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防污染活性炭吸附剂，其特征在于，由以下重量份的原料制成：污泥100-150、玉米秸秆13-17、花生壳15-24、氯化锌30-50、硅酸镁13-16、氧化锆6-9、十六烷基三甲基溴化铵2-4、聚乙烯醇2-3、ZSM-11分子筛8-11、硅酸钙6-8、氧化铝5-6、蒸馏水适量；本发明添加的ZSM-11分子筛、硅酸钙和氧化铝原料无毒，吸附性能高，交换性好，耐火，提高了污泥活性炭的吸附性能，本发明制备的吸附剂耐污染，吸附容量高，吸附范围广，吸附和分离速度快，可重复利用，吸附过程无二次污染，值得推广。
Description
技术领域
本发明涉及吸附剂领域，具体的是一种防污染活性炭吸附剂及其制备方法。
背景技术
随着城市化进程的加快、城市人口的增加以及环保意识的加强，城市工业废水与生活污水的排放量日益增多，城市污水处理率也逐年提高，污水厂的污泥产生率也急剧增加。污水处理厂的污泥含水率高，有大量的有机物、有毒有害物质等的具有复杂流变性的半干性固体废物，它容量大、易腐败、不稳定、有恶臭，如不妥善处理，将带来严重的环境污染。活性炭是多孔吸附材料，具有丰富的孔隙结构、较高的比表面积以及很强的吸附能力。近年来广泛应用于净化空气、除臭、脱色、污水处理等，需求量增加。活性炭的原材料主要是煤和木材等含碳材料，成本较高，污泥中含有大量的有机物，具有被加工成含碳吸附剂的客观条件，利用污泥热解法制备活性炭活性炭，不仅能获得廉价的活性炭，将污泥中可溶性重金属转化成难溶物固定在活性炭中，从而减少对环境的污染，还可以将污泥活性炭运用于污水处理、空调净化、脱色、有毒有害物质等处理。
空调滤清器主要是以活性炭作为原料，经特殊工艺加工制得集吸附、过滤、截获、催化等作用于一体。活性炭是一种多孔性的含碳物质，其高度发达的孔隙结构使它具有庞大的表面积，所以很容易与空气中的有毒有害气体充分接触，这种高度发达的孔隙结构构成了一个强大吸附力场，赋予了活性炭特有的吸附性能，从而达到吸附、净化的作用。但是普通活性炭比表面积低，吸附性能差，吸附剂容易饱和，吸附效率低，且分离不方便等方面的缺点，现有的活性炭滤芯基本上没有对活性炭进行有效的处理，会出现污染，严重影响吸附效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防污染活性炭吸附剂及其制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
一种防污染活性炭吸附剂，由下列重量份的原料制成：污泥100-150、玉米秸秆13-17、花生壳15-24、氯化锌30-50、硅酸镁13-16、氧化锆6-9、十六烷基三甲基溴化铵2-4、聚乙烯醇2-3、ZSM-11分子筛8-11、硅酸钙6-8、氧化铝5-6、蒸馏水适量；
本发明所述一种防污染活性炭吸附剂，由以下具体步骤制成：
（1）将污水处理厂的污泥于自然条件下风干，之后于烘箱中110°C下干燥18-20h，冷却后研磨成粒径为1-3mm的污泥颗粒待用；
（2）将玉米秸秆、花生壳置于烘箱中于80°C下烘干至恒重，冷却后粉碎大小成1-5mm待用；
（3）将步骤（1）和步骤（2）中的物料混合后置于管式炉中于400-600°C下热解炭化1h待用；
（4）将氯化锌、硅酸镁和氧化锆混合均匀，加入适量的蒸馏水将氯化锌配制成4mol/l的浓度，超声分散10-20min后和步骤（3）的产物浸泡12h；
（5）将步骤（4）得到的浸渍产物转移至烘箱中于110°C下干燥10-12h；
（6）将步骤（5）得到的干燥产物和锰矿石粉放入马弗炉中，通入氮气作为保护气氛，以10-20°C/min速度升温，升高至400-750°C时，恒温保持50-150min，随炉冷却后粉碎备用；
（7）将ZSM-11分子筛、硅酸钙、氧化铝和步骤（6）所得的物料混合均匀，加入聚乙烯醇水溶液搅拌成湿态混合物，然后加到圆盘造粒机中制成小球，经筛分后选出粒径大小在5-15mm范围，然后在200-250°C下煅烧0.5-1h；
（8）将十六烷基三甲基溴化铵用5-7倍的乙醇溶解，搅拌均匀后将步骤（7）得到的产物加入其中，超声分散1-2h后用蒸馏水清洗至PH呈中性烘干即可。
本发明的优点是：本发明在污泥中添加的玉米秸秆和花生壳增加了污泥的含碳量，提高了污泥的吸附性，将氯化锌用氧化锆和硅酸镁改性活化活性炭，增多了污泥活性炭的孔径，提高了吸附性能和杀菌性，利用锰矿石粉在高温煅烧时形成骨架使污泥活性炭不易掉粉、耐磨，并且利用十六烷基三甲基溴化铵改性增强了吸附剂的吸附性能，扩大了吸附范围，对阴离子的污染物吸附性好，添加的ZSM-11分子筛、硅酸钙和氧化铝原料无毒，吸附性能高，交换性好，耐火，提高了污泥活性炭的吸附性能，本发明制备的吸附剂耐污染，吸附容量高，吸附范围广，吸附和分离速度快，可重复利用，吸附过程无二次污染，值得推广。
具体实施方式
下面通过具体实例对本发明进行详细说明。
一种防污染活性炭吸附剂，由下列重量份（公斤）的原料制成：污泥140、玉米秸秆15、花生壳18、氯化锌43、硅酸镁15、氧化锆8、十六烷基三甲基溴化铵3、聚乙烯醇3、ZSM-11分子筛9、硅酸钙7、氧化铝6、蒸馏水适量；
本发明所述一种防污染活性炭吸附剂，由以下具体步骤制成：
（1）将污水处理厂的污泥于自然条件下风干，之后于烘箱中110°C下干燥18h，冷却后研磨成粒径为1-3mm的污泥颗粒待用；
（2）将玉米秸秆、花生壳置于烘箱中于80°C下烘干至恒重，冷却后粉碎大小成1-5mm待用；
（3）将步骤（1）和步骤（2）中的物料混合后置于管式炉中于600°C下热解炭化1h待用；
（4）将氯化锌、硅酸镁和氧化锆混合均匀，加入适量的蒸馏水将氯化锌配制成4mol/l的浓度，超声分散20min后和步骤（3）的产物浸泡12h；
（5）将步骤（4）得到的浸渍产物转移至烘箱中于110°C下干燥12h；
（6）将步骤（5）得到的干燥产物和锰矿石粉放入马弗炉中，通入氮气作为保护气氛，以10-20°C/min速度升温，升高至580°C时，恒温保持100min，随炉冷却后粉碎备用；
（7）将ZSM-11分子筛、硅酸钙、氧化铝和步骤（6）所得的物料混合均匀，加入聚乙烯醇水溶液搅拌成湿态混合物，然后加到圆盘造粒机中制成小球，经筛分后选出粒径大小在5-15mm范围，然后在200°C下煅烧1h；
（8）将十六烷基三甲基溴化铵用6倍的乙醇溶解，搅拌均匀后将步骤（7）得到的产物加入其中，超声分散2h后用蒸馏水清洗至PH呈中性烘干即可。
经测定，具体实施例中制备的活性炭吸附剂的性能指标如下：
落粉率（%）：1；
抗压强度（N/颗）：24；
磨损率（%）：0.8；
碘吸附（mg/g）：1110；
静态水吸附量（%）：19.5。
Claims (2)
1.一种防污染活性炭吸附剂，其特征在于，由以下重量份的原料制成：污泥100-150、玉米秸秆13-17、花生壳15-24、氯化锌30-50、硅酸镁13-16、氧化锆6-9、十六烷基三甲基溴化铵2-4、聚乙烯醇2-3、ZSM-11分子筛8-11、硅酸钙6-8、氧化铝5-6、蒸馏水适量。
2.根据权利要求1所述一种防污染活性炭吸附剂，其特征在于，由以下具体步骤制成：
（1）将污水处理厂的污泥于自然条件下风干，之后于烘箱中110°C下干燥18-20h，冷却后研磨成粒径为1-3mm的污泥颗粒待用；
（2）将玉米秸秆、花生壳置于烘箱中于80°C下烘干至恒重，冷却后粉碎大小成1-5mm待用；
（3）将步骤（1）和步骤（2）中的物料混合后置于管式炉中于400-600°C下热解炭化1h待用；
（4）将氯化锌、硅酸镁和氧化锆混合均匀，加入适量的蒸馏水将氯化锌配制成4mol/l的浓度，超声分散10-20min后和步骤（3）的产物浸泡12h；
（5）将步骤（4）得到的浸渍产物转移至烘箱中于110°C下干燥10-12h；
（6）将步骤（5）得到的干燥产物和锰矿石粉放入马弗炉中，通入氮气作为保护气氛，以10-20°C/min速度升温，升高至400-750°C时，恒温保持50-150min，随炉冷却后粉碎备用；
（7）将ZSM-11分子筛、硅酸钙、氧化铝和步骤（6）所得的物料混合均匀，加入聚乙烯醇水溶液搅拌成湿态混合物，然后加到圆盘造粒机中制成小球，经筛分后选出粒径大小在5-15mm范围，然后在200-250°C下煅烧0.5-1h；
（8）将十六烷基三甲基溴化铵用5-7倍的乙醇溶解，搅拌均匀后将步骤（7）得到的产物加入其中，超声分散1-2h后用蒸馏水清洗至PH呈中性烘干即可。
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