CN106477576A - 一种用于染料废水脱色的植物基污泥活性炭及其制备方法 - Google Patents

一种用于染料废水脱色的植物基污泥活性炭及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于染料废水脱色的植物基污泥活性炭，该活性炭制备方法为将100份污泥粉末、20‑40份废弃植物基生物质粉末以及2‑4份镍黄铁矿粉末混合均匀，滴加活化剂，搅拌均匀后，在模具中压制成型后置于烘箱中，以温度为90‑120℃的条件活化36‑60h后，将其转移至马弗炉中，520‑730℃温度条件下煅烧碳化。该活性炭以污泥和废弃的植物废料为原料，通过加入矿石改性制备而成，对染料废水的脱色具有良好的作用，而且原料低廉，皆来源自废弃物，提高了资源的利用率，节约成本。

Description

一种用于染料废水脱色的植物基污泥活性炭及其制备方法
技术领域
本发明涉及污水处理领域，特别是涉及一种用于染料废水脱色的植物基污泥活性炭及其制备方法。
背景技术
印染工业在生产过程中会排放大量的废水，这些废水存在着有机物含量高，色度较深，水质复杂以及可生化性差等问题，其中含有大量的染料，染料经降解后会产生联苯胺类的致癌物质，会对人体健康带来严重影响。因此，关于染料废水的去污治理成为了目前研究的热点。
污水处理厂的污泥是指在污水处理过程中产生絮状物质，其中会含有大量的水分以及丰富的有机物，同时还会含有重金属以及病原菌等有害物质。因此，将产量大并且结构复杂的污泥，经过处理后可以重新利用，从而达到减量排放，无害排放的目的，这一研究受到越来越多的关注。
关于工业废水的处理，目前相关研究主要集中在吸附处理法中，常用的吸附剂包括沸石、硅藻土和分子筛等，其中活性炭吸附法特别适合印染废水处理。活性炭是一种多孔性的物质，比表面积大，可以有效的去除废水中的有色物质。利用活性炭吸附处理一些难以生化降解并且成分复杂的印染废水，可以起到很好的脱色效果。并且，在活性炭吸附饱和后，可以通过脱附的方式将吸附的废物以及活性炭分开回收再利用。利用污水处理厂的污泥制备活性炭处理印染废水可以提高资源利用率，起到以废制废的效果。
中国专利CN201310301277.3公开了一种活性炭纤维负载的基于NaBiO3的复合氧化物及其制备方法和利用其降解有机染料废水的方法。该发明的制备方法：活性炭纤维先后用氨水、硝酸、丙酮与去离子水清洗后，烘干待用；将NaBiO3和AgNO3于液相合成BSO，再按BSO与NaBiO3质量比为1:(1-3)配制复合功能材料；将环氧树脂和复合功能材料按重量比(1.5-2.5):1投置于含丙酮的容器中，高速搅拌后，将质量为复合氧化物功能材料的5-10倍的活性碳纤维浸渍到丙酮溶液中2h后取出，真空烘干后在N2保护下热处理后即得。该发明制备的材料能在短时间内达到脱色、降解、矿化染料废水的目标，但是该发明原料价格较高，工艺较为复杂，工业化应用受到的限制较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于染料废水脱色的植物基污泥活性炭，该活性炭以污泥和废弃的植物废料为原料，通过加入矿石改性制备而成，对染料废水的脱色具有良好的作用，而且原料低廉，皆来源自废弃物，提高了资源的利用率，节约成本。
本发明的另一目的是提供该用于染料废水脱色的植物基污泥活性炭的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于染料废水脱色的植物基污泥活性炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将污泥烘干后，研磨制备污泥粉末；将废弃植物基生物质烘干后，粉碎制得粉末；将100份污泥粉末、20-40份废弃植物基生物质粉末以及2-4份镍黄铁矿粉末混合均匀，滴加活化剂，搅拌均匀后，在模具中压制成型；
(2)将成型的混合物置于烘箱中，以温度为90-120℃的条件活化36-60h后，将其转移至马弗炉中，520-730℃温度条件下煅烧碳化，将其自然冷却至常温后，洗至中性，再超声清洗45-90min，烘干后，研磨过筛，抽真空，密封包装，即得所需活性炭。
作为上述技术方案的优选，所述废弃植物基生物质包括但不仅限于甘蔗渣、柚子皮、木屑、秸秆、玉米芯。
作为上述技术方案的优选，所述活化剂为氯化锌和氢氧化钠的混合物，其中氢氧化钠浓度为5％。
作为上述技术方案的优选，所述活化剂中氯化锌的浓度为2-5mol/L。
作为上述技术方案的优选，所述污泥粉末与活化剂的使用量比为1.2-1.5g/mL。
作为上述技术方案的优选，所述模具为半圆柱状模具，半径为3-4cm，高度为5cm。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中过筛为200-300目筛。
一种用于染料废水脱色的植物基污泥活性炭，所述用于染料废水脱色处理的植物基污泥活性炭由上述方法制备而成。
本发明具有以下有益效果，采用工业废弃的植物基生物质与污泥混合，改善制得的活性炭的结构，使得活性炭平均孔径变小，比表面积更大，与废水的接触面积更大，吸附力更高。同时利用镍黄铁矿改性活性炭，使活性炭对于染料废水中的大分子物质的吸附性更强，吸附的更加牢固。该活性炭制备方法简单，使用的原料多为废弃物，廉价易得，节约了成本的同时提高了资源的利用率，减少了废弃物的排放，以废制废，绿色环保。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
将污泥烘干后，研磨制备污泥粉末；将废弃植物基生物质烘干后，粉碎制得粉末；将100g污泥粉末、30g甘蔗渣以及4g镍黄铁矿粉末混合均匀，滴加70mL活化剂，搅拌均匀后，在模具中压制成型；将成型的混合物置于烘箱中，以温度为90℃的条件活化60h后，将其转移至马弗炉中，700℃温度条件下煅烧碳化，将其自然冷却至常温后，洗至中性，再超声清洗90min，烘干后，研磨后过200目筛，抽真空，密封包装，即得所需活性炭。
活化剂为氯化锌和氢氧化钠的混合物，氢氧化钠浓度为5％，氯化锌的浓度为5mol/L。模具为半圆柱状模具，半径为3cm，高度为5cm。
实施例2
将污泥烘干后，研磨制备污泥粉末；将废弃植物基生物质烘干后，粉碎制得粉末；将100g污泥粉末、40g柚子皮以及3g镍黄铁矿粉末混合均匀，滴加80mL活化剂，搅拌均匀后，在模具中压制成型；将成型的混合物置于烘箱中，以温度为110℃的条件活化36h后，将其转移至马弗炉中，730℃温度条件下煅烧碳化，将其自然冷却至常温后，洗至中性，再超声清洗60min，烘干后，研磨后过200目筛，抽真空，密封包装，即得所需活性炭。
活化剂为氯化锌和氢氧化钠的混合物，氢氧化钠浓度为5％，氯化锌的浓度为5mol/L。模具为半圆柱状模具，半径为3cm，高度为5cm。
实施例3
将污泥烘干后，研磨制备污泥粉末；将废弃植物基生物质烘干后，粉碎制得粉末；将100g污泥粉末、20g木屑以及2g镍黄铁矿粉末混合均匀，滴加70mL活化剂，搅拌均匀后，在模具中压制成型；将成型的混合物置于烘箱中，以温度为100℃的条件活化48h后，将其转移至马弗炉中，580℃温度条件下煅烧碳化，将其自然冷却至常温后，洗至中性，再超声清洗50min，烘干后，研磨后过200目筛，抽真空，密封包装，即得所需活性炭。
活化剂为氯化锌和氢氧化钠的混合物，氢氧化钠浓度为5％，氯化锌的浓度为5mol/L。模具为半圆柱状模具，半径为3cm，高度为5cm。
实施例4
将污泥烘干后，研磨制备污泥粉末；将废弃植物基生物质烘干后，粉碎制得粉末；将100g污泥粉末、20g玉米芯以及4g镍黄铁矿粉末混合均匀，滴加83mL活化剂，搅拌均匀后，在模具中压制成型；将成型的混合物置于烘箱中，以温度为120℃的条件活化60h后，将其转移至马弗炉中，680℃温度条件下煅烧碳化，将其自然冷却至常温后，洗至中性，再超声清洗45min，烘干后，研磨后过200目筛，抽真空，密封包装，即得所需活性炭。
活化剂为氯化锌和氢氧化钠的混合物，氢氧化钠浓度为5％，氯化锌的浓度为5mol/L。模具为半圆柱状模具，半径为3cm，高度为5cm。
实施例5
将污泥烘干后，研磨制备污泥粉末；将废弃植物基生物质烘干后，粉碎制得粉末；将100g污泥粉末、30g柚子皮以及4g镍黄铁矿粉末混合均匀，滴加67mL活化剂，搅拌均匀后，在模具中压制成型；将成型的混合物置于烘箱中，以温度为90℃的条件活化48h后，将其转移至马弗炉中，600℃温度条件下煅烧碳化，将其自然冷却至常温后，洗至中性，再超声清洗60min，烘干后，研磨后过200目筛，抽真空，密封包装，即得所需活性炭。
活化剂为氯化锌和氢氧化钠的混合物，氢氧化钠浓度为5％，氯化锌的浓度为5mol/L。模具为半圆柱状模具，半径为3cm，高度为5cm。
实施例6
将污泥烘干后，研磨制备污泥粉末；将废弃植物基生物质烘干后，粉碎制得粉末；将100g污泥粉末、40g秸秆以及3g镍黄铁矿粉末混合均匀，滴加75mL活化剂，搅拌均匀后，在模具中压制成型；将成型的混合物置于烘箱中，以温度为100℃的条件活化48h后，将其转移至马弗炉中，730℃温度条件下煅烧碳化，将其自然冷却至常温后，洗至中性，再超声清洗50min，烘干后，研磨后过200目筛，抽真空，密封包装，即得所需活性炭。
活化剂为氯化锌和氢氧化钠的混合物，氢氧化钠浓度为5％，氯化锌的浓度为5mol/L。模具为半圆柱状模具，半径为3cm，高度为5cm。
对上述实施例中制备的活性炭均进行的脱色性能测试，实验方法为：配置浓度为100mg/L的酸性品红溶液模拟染料废水，活性炭使用量为5g/L，在常温条件下吸附2h后，使用紫外可见分光光度计扫描计算测脱色率。样品的比表面积以及脱色
测试结果如表1所示：
表1

Claims (8)

1.一种用于染料废水脱色的植物基污泥活性炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将污泥烘干后，研磨制备污泥粉末；将废弃植物基生物质烘干后，粉碎制得粉末；将100份污泥粉末、20-40份废弃植物基生物质粉末以及2-4份镍黄铁矿粉末混合均匀，滴加活化剂，搅拌均匀后，在模具中压制成型；
(2)将成型的混合物置于烘箱中，以温度为90-120℃的条件活化36-60h后，将其转移至马弗炉中，520-730℃温度条件下煅烧碳化，将其自然冷却至常温后，洗至中性，再超声清洗45-90min，烘干后，研磨过筛，抽真空，密封包装，即得所需活性炭。
2.根据权利要求1所述的用于染料废水脱色的植物基污泥活性炭的制备方法，其特征在于：所述废弃植物基生物质为甘蔗渣、柚子皮、木屑、秸秆、玉米芯中的一种或多种混合物。
3.根据权利要求1所述的用于染料废水脱色的植物基污泥活性炭的制备方法，其特征在于：所述活化剂为氯化锌和氢氧化钠的混合物，其中氢氧化钠浓度为5％。
4.根据权利要求3所述的用于染料废水脱色的植物基污泥活性炭的制备方法，其特征在于：所述活化剂中氯化锌的浓度为2-5mol/L。
5.根据权利要求1所述的用于染料废水脱色的植物基污泥活性炭的制备方法，其特征在于：所述污泥粉末与活化剂的使用量比为1.2-1.5g/mL。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的用于染料废水脱色的植物基污泥活性炭的制备方法，其特征在于：所述模具为半圆柱状模具，半径为3-4cm，高度为5cm。
7.根据权利要求1-5中的任一项所述的用于染料废水脱色的植物基污泥活性炭的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中过筛为200-300目筛。
8.一种用于染料废水脱色的植物基污泥活性炭，其特征在于：所述用于染料废水脱色的植物基污泥活性炭由权利要求1-7任一项方法制备而成。
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