CN108101055A - 葡萄渣污泥基高效生物碳及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
一种葡萄渣污泥基高效生物碳及其制备方法与应用，涉及固体废弃物处理和资源化技术领域。葡萄渣污泥基高效生物碳主要由干燥污泥和干燥葡萄渣经活化、热解而成，葡萄渣污泥基高效生物碳的吸附去污能力强。葡萄渣污泥基高效生物碳的制备方法是将干燥污泥和干燥葡萄渣混合研磨，加入化学活化剂，浸渍活化20‑30h；将产物在惰性气体气氛下，在400‑700℃热解30‑120min；将产物加酸浸渍，再水洗至中性，烘干即得，该制备方法综合利用城市污泥和酿酒葡萄废渣制备生物碳，工艺简单，成本低廉，实现了固体废弃物的资源化利用。该葡萄渣污泥基高效生物碳的应用，用于污水处理，达到“以废治废”的目的，满足可持续发展的需求。
Description
技术领域
本发明涉及固体废弃物处理和资源化技术领域，且特别涉及一种葡萄渣污泥基高效生物碳及其制备方法与应用。
背景技术
长期以来，我国污水处理厂从设计到运行普遍存在“重水轻泥”的现象，使得我国污水处理快速发展，污泥处理却停滞不前。污泥产量的骤增和污泥处理方法与能力的严重不足之间形成尖锐的矛盾，造成污泥处理处置的缺口巨大。因此，合理处置污泥，解决如此大量污泥已成为我们亟待解决的问题。
城市污泥由有机物和无机物组成，其中含有各种菌类、原生动物等构成的混合生物体，脱水污泥中的很大一部分固体物质便是这些微生物及其死亡后的残留物，即脱水污泥中含有较高的热值和含碳量。这使得采用污泥为原料生产活性炭成为可能，这不但从根本上解决了污泥处理难的问题，更是为降低活性炭的生产成本提供了一种方法。但是，考虑到城市污泥本身灰分含量也较高，制备得到的活性炭吸附性能有限，需要另外添加生物质。
将生物质应用到吸附材料的制备中具有良好的经济效益，也是废物资源化利用的趋势。我国作为世界上酿造葡萄酒的大国之一，在葡萄酒的酿造过程中会产生大量的葡萄废渣，大多数情况下，国内的生产厂是把酿酒葡萄废渣当作肥料、饲料甚至垃圾处理，不仅降低了它们的经济价值，而且还造成了不良的社会影响。
虽然我国每年都会产生数量巨大的城市污泥和酿酒葡萄废渣，但是目前还没有一种综合利用城市污泥和酿酒葡萄废渣、且经济效益高的方式。
发明内容
本发明的目的在于提供一种葡萄渣污泥基高效生物碳，吸附去污能力强。
本发明的另一目的在于提供一种葡萄渣污泥基高效生物碳的制备方法，综合利用城市污泥和酿酒葡萄废渣制备生物碳，工艺简单，成本低廉，实现了固体废弃物的资源化利用。
本发明的另一目的在于提供一种葡萄渣污泥基高效生物碳的应用，用于污水处理，达到“以废治废”的目的，满足可持续发展的需求。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种葡萄渣污泥基高效生物碳，其主要由以下原料经活化、热解而成，按重量份数计，原料包括：
干燥污泥 0.5-2份；
干燥葡萄渣 1-4份。
进一步地，在本发明较佳实施例中，原料还包括0.2-1份甘蔗渣。
本发明提出一种上述的葡萄渣污泥基高效生物碳的制备方法，其包括以下步骤：
按重量份数计，将0.5-2份干燥污泥和1-4份干燥葡萄渣混合研磨，加入化学活化剂，浸渍活化20-30h；
将活化后的产物在惰性气体气氛下，在400-700℃热解30-120min；
将热解后的产物加酸浸渍，再水洗至中性，烘干即得葡萄渣污泥基高效生物碳。
进一步地，在本发明较佳实施例中，将城市污泥压滤，于100-115℃烘干至含水率在10％以下，即得干燥污泥；将葡萄渣压滤，于100-115℃烘干，即得干燥葡萄渣。
进一步地，在本发明较佳实施例中，浸渍活化的方法是：在包括干燥污泥和干燥葡萄渣的原材料中加入化学活化剂和去离子水，搅拌，在室温下浸渍活化。
进一步地，在本发明较佳实施例中，化学活化剂为Na2CO3粉末，化学活化剂与原材料的质量比为0.5-3：1。
进一步地，在本发明较佳实施例中，热解的方法是：将浸渍活化后的产物置入高温管式炉内，通入氮气作为保护气，以5-12℃/min的升温速率升温加热至400-700℃，保温30-120min，停止加热并降温至100℃以下出料，冷却。
进一步地，在本发明较佳实施例中，在升温加热之前，氮气的通气量为400-600mL/min，通气时间为10-20min；升温加热及保温过程中，氮气的通气量为80-150mL/min。
进一步地，在本发明较佳实施例中，加酸浸渍，再水洗的方法为：将热解后的产物用3M的盐酸浸渍并搅拌1-4h，过滤去除滤液，用60-75℃去离子水反复漂洗，直至漂洗液呈中性，过滤去除滤液，在100-110℃条件下烘至恒重，即得葡萄渣污泥基高效生物碳。
本发明提出一种上述的葡萄渣污泥基高效生物碳的应用，葡萄渣污泥基高效生物碳用于污水处理。
本发明实施例的葡萄渣污泥基高效生物碳及其制备方法与应用的有益效果是：本发明实施例的葡萄渣污泥基高效生物碳主要由干燥污泥和干燥葡萄渣经活化、热解而成，该葡萄渣污泥基高效生物碳的吸附去污能力强。本发明实施例的葡萄渣污泥基高效生物碳的制备方法是将干燥污泥和干燥葡萄渣混合研磨，加入化学活化剂，浸渍活化20-30h；将产物在惰性气体气氛下，在400-700℃热解30-120min；将产物加酸浸渍，再水洗至中性，烘干即得，该制备方法综合利用城市污泥和酿酒葡萄废渣制备生物碳，工艺简单，成本低廉，实现了固体废弃物的资源化利用。该葡萄渣污泥基高效生物碳的应用主要是用于污水处理，达到“以废治废”的目的，满足可持续发展的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的一种葡萄渣污泥基高效生物碳的生产流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的葡萄渣污泥基高效生物碳及其制备方法与应用进行具体说明。
本发明实施例提供一种葡萄渣污泥基高效生物碳，其主要由以下原料经活化、热解而成，按重量份数计，所述原料包括：干燥污泥0.5-2份；干燥葡萄渣1-4份。优选的，干燥污泥和干燥葡萄渣的重量比为1：1-4，更优选为1：2。
所用葡萄渣是指酿造葡萄酒工业废弃物—葡萄废渣，酿酒葡萄废渣是一种来源广泛、价格低廉的生物质材料，同时它含有很高的热值和含碳量，将其添加到城市污泥中，通过污泥碳化技术制备生物碳，不仅能使得这两种废物实现资源化利用，还能减少吸附剂常用材料，如木炭、煤等的消耗，从而降低了活性炭吸附剂的制备成本，且有利于生态的可持续发展。因此使用城市污泥和葡萄渣制备生物碳，具有广泛的社会和经济效益。
本实施例中，原料还可以包括0.2-1份甘蔗渣。甘蔗渣是甘蔗产品生产厂对甘蔗进行榨汁后产生的大量废弃物，其主要为木质纤维素。本实施例利用甘蔗渣作为原料，可解决甘蔗渣对环境的污染。
本实施例中，原料还可以包括0.2-1份石油焦粉，石油焦粉的粒度很小，价格也很便宜。
本发明实施例提供一种上述的葡萄渣污泥基高效生物碳的制备方法，如图1所示，其包括以下步骤：
S1、将城市污水处理厂的城市污泥压滤，于100-115℃烘干至含水率在10％以下，即得干燥污泥；将葡萄渣压滤，于100-115℃烘干，即得干燥葡萄渣。
S2、按重量份数计，将0.5-2份干燥污泥和1-4份干燥葡萄渣混合研磨，加入化学活化剂，浸渍活化20-30h。
本实施例可以将干燥污泥和干燥葡萄渣分别破碎、研磨，过20目不锈钢筛，也可以将干燥污泥和干燥葡萄渣混合后再破碎、研磨，过20目不锈钢筛，对混合、研磨的先后顺序不做限定。
浸渍活化的具体方法是：在包括干燥污泥和干燥葡萄渣的原材料中加入化学活化剂和去离子水，搅拌，在室温下浸渍活化。所述化学活化剂为Na2CO3粉末，所述化学活化剂与所述原材料的质量比为0.5-3：1。
S3、将活化后的产物在惰性气体气氛下，在400-700℃热解30-120min，一般是过滤去除上清液，将经过活化后的混合原材料放入鼓风干燥箱，在100-110℃条件下烘至恒重得到产物后再进行热解。
热解的具体方法是：将浸渍活化后的产物置入高温管式炉内，通入氮气作为保护气，以5-12℃/min的升温速率升温加热至400-700℃，保温30-120min，停止加热并降温至100℃以下出料，冷却。在升温加热之前，氮气的通气量为400-600mL/min，通气时间为10-20min；升温加热及保温过程中，氮气的通气量为80-150mL/min。
S4、将热解后的产物加酸浸渍，再水洗至中性，烘干即得葡萄渣污泥基高效生物碳。
加酸浸渍，再水洗的具体方法为：将热解后的产物用3M的盐酸浸渍并搅拌1-4h，过滤去除滤液，用60-75℃去离子水反复漂洗，直至漂洗液呈中性，过滤去除滤液，在100-110℃条件下烘至恒重，即得葡萄渣污泥基高效生物碳。
本发明实施例利用城市污水处理厂的剩余污泥和酿造葡萄酒工业废弃物葡萄渣为原材料生产吸附剂，改善污泥基生物炭的性能，提升其在污水处理应用中的吸附去污能力，节约了污泥基生物炭的制备成本，并且大幅度提升了污泥基生物碳的品质与污水处理性能。
在其他实施例制备葡萄渣污泥基高效生物碳时，还可以加入甘蔗渣，具体是将0.2-1份于100-115℃烘干后的甘蔗渣与其他原料混合研磨，再进行后续步骤。利用甘蔗渣自身的孔道结构以及自身含碳，通过碳化、活化等处理所制的葡萄渣污泥基高效生物碳具有多级孔结构，且比表面积大，高含碳量。而且甘蔗渣中含由少量蔗糖，蔗糖焦化使其与其他原料吸附在一起，形成体积大、比表面积大的吸附单元结构。
在其他实施例制备葡萄渣污泥基高效生物碳时，还可以加入石油焦粉，石油焦粉无需进行粉碎，具体是将0.2-1份石油焦粉加入到粉碎后的其他原料中进行活化、碳化等后续步骤，得到的葡萄渣污泥基高效生物碳能够吸附脱除硫化物。
本发明实施例提供一种上述的葡萄渣污泥基高效生物碳的应用，所述葡萄渣污泥基高效生物碳用于污水处理。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种葡萄渣污泥基高效生物碳，如图1所示，其是按照以下制备方法制得：
(1)将从武汉市汤逊湖污水处理厂带式压滤机尾端收集的剩余污泥(含水率约80％)，在自然条件下风干，放入鼓风干燥箱105℃烘至恒重，去除石块等杂物，用破碎机破碎、研磨，过20目不锈钢筛，并对酿酒葡萄废渣进行与城市污泥相同的预处理。
(2)将上述干燥研磨后的城市污泥与葡萄渣按重量份1：2的比例充分混合成混合原材料，以Na2CO3作为活化剂，活化剂与混合原材料质量比为0.5：1，并加入一定体积去离子水搅拌，使混合原材料与活化剂充分接触，放置在室温下浸渍活化24h，去除上清液，将经过活化后的混合原材料放入鼓风干燥箱，在105℃条件下烘至恒重。
(3)将步骤(2)的活化后干燥产物置入高温管式炉内热解，通入氮气作为保护气，升温加热至400℃，保温60min后，停止加热并降温至100℃以下出料，放在干燥器内冷却得到热解产物。
(4)将步骤(3)的产物用3M的盐酸浸渍并搅拌2h，滤去盐酸，用70℃去离子水多次漂洗，直至上清液呈中性，去除滤液，在105℃条件下烘至恒重最终获得葡萄渣污泥基高效生物碳。
碘吸附值的测定：采用本实施例步骤所制备的葡萄渣-城市污泥基生物炭，其碘吸附值由单纯采用城市污泥，在同样条件下制备的污泥基生物炭的50.7mg/g提高到318.2mg/g。
在污水处理中的应用：称取0.1g步骤(4)制得的产品，投入装有50mL亚甲基蓝浓度为50mg/L的模拟印染废水中，搅拌使二者充分接触，120min后离心、过滤，测定其亚甲基蓝的去除率及吸附量，表明本实施例的葡萄渣污泥基高效生物碳对亚甲基蓝的去除率及吸附量分别为79.42％、19.86mg/g，较单纯采用城市污泥在相同制备条件下制得污泥基生物碳分别提高了35.26％、8.82mg/g。
实施例2
本实施例提供一种葡萄渣污泥基高效生物碳，如图1所示，其是按照以下制备方法制得：
(1)将从武汉市汤逊湖污水处理厂带式压滤机尾端收集的剩余污泥(含水率约80％)，在自然条件下风干，放入鼓风干燥箱105℃烘至恒重，去除石块等杂物，用破碎机破碎、研磨，过20目不锈钢筛，并对酿酒葡萄废渣进行与城市污泥相同的预处理。
(2)将上述干燥研磨后的城市污泥与葡萄渣按重量份1：2的比例充分混合，以Na2CO3作为活化剂，活化剂与混合原材料质量比为3：1，并加入一定体积去离子水搅拌，使混合原材料与活化剂充分接触，放置在室温下浸渍活化24h，去除上清液，将经过活化后的混合原材料放入鼓风干燥箱，在105℃条件下烘至恒重。
(3)将步骤(2)的活化后干燥产物置入高温管式炉内热解，通入氮气作为保护气，升温加热至500℃，保温120min后，停止加热并降温至100℃以下出料，放在干燥器内冷却得到热解产物。
(4)将步骤(3)的产物用3M的盐酸浸渍并搅拌2h，滤去盐酸，用70℃去离子水多次漂洗，直至上清液呈中性，去除滤液，在105℃条件下烘至恒重最终获得葡萄渣污泥基高效生物碳。
碘吸附值的测定：采用本实施例步骤所制备的葡萄渣-城市污泥基生物炭，其碘吸附值由单纯采用城市污泥制备的污泥基生物炭的61.8mg/g提高到281.1mg/g。
在污水处理中的应用：称取0.1g步骤(4)制得的产品，投入装有50mL亚甲基蓝浓度为50mg/L的模拟印染废水中，搅拌使二者充分接触，120min后离心、过滤，测定其亚甲基蓝的去除率及吸附量，表明本实施例的葡萄渣污泥基高效生物碳对亚甲基蓝的去除率及吸附量分别为70.63％、15.69mg/g，较单纯采用城市污泥在相同制备条件下制得污泥基生物碳分别提高了27.54％、4.92mg/g。
实施例3
本实施例提供一种葡萄渣污泥基高效生物碳，如图1所示，其是按照以下制备方法制得：
(1)将从武汉市汤逊湖污水处理厂带式压滤机尾端收集的剩余污泥(含水率约80％)，在自然条件下风干，放入鼓风干燥箱105℃烘至恒重，去除石块等杂物，用破碎机破碎、研磨，过20目不锈钢筛，并对酿酒葡萄废渣进行与城市污泥相同的预处理。
(2)将上述干燥研磨后的城市污泥与葡萄渣按重量份1：2的比例充分混合，以Na2CO3作为活化剂，活化剂与混合原材料质量比为2：1，并加入一定体积去离子水搅拌，使混合原材料与活化剂充分接触，放置在室温下浸渍活化24h，去除上清液，将经过活化后的混合原材料放入鼓风干燥箱，在105℃条件下烘至恒重。
(3)将步骤(2)的活化后干燥产物置入高温管式炉内热解，通入氮气作为保护气，升温加热至600℃，保温30min后，停止加热并降温至100℃以下出料，放在干燥器内冷却得到热解产物。
(4)将步骤(3)的产物用3M的盐酸浸渍并搅拌2h，滤去盐酸，用70℃去离子水多次漂洗，直至上清液呈中性，去除滤液，在105℃条件下烘至恒重最终获得葡萄渣污泥基高效生物碳。
碘吸附值的测定：采用本实施例步骤所制备的葡萄渣-城市污泥基生物炭，其碘吸附值由单纯采用城市污泥制备的污泥基生物炭的45.8mg/g提高到167.7mg/g。
在污水处理中的应用：称取0.1g步骤(4)制得的产品，投入装有50mL亚甲基蓝浓度为50mg/L的模拟印染废水中，搅拌使二者充分接触，120min后离心、过滤，测定其亚甲基蓝的去除率及吸附量，表明本实施例的葡萄渣污泥基高效生物碳对亚甲基蓝的去除率及吸附量分别为56.51％、14.13mg/g，较单纯采用城市污泥在相同制备条件下制得污泥基生物碳分别提高了34.44％、5.52mg/g。
实施例4
本实施例提供一种葡萄渣污泥基高效生物碳，如图1所示，其是按照以下制备方法制得：
(1)将从武汉市汤逊湖污水处理厂带式压滤机尾端收集的剩余污泥(含水率约80％)，在自然条件下风干，放入鼓风干燥箱105℃烘至恒重，去除石块等杂物，用破碎机破碎、研磨，过20目不锈钢筛，并对酿酒葡萄废渣进行与城市污泥相同的预处理。
(2)将上述干燥研磨后的城市污泥与葡萄渣按重量份1：2的比例充分混合，以Na2CO3作为活化剂，活化剂与混合原材料质量比为1：1，并加入一定体积去离子水搅拌，使混合原材料与活化剂充分接触，放置在室温下浸渍活化24h，去除上清液，将经过活化后的混合原材料放入鼓风干燥箱，在105℃条件下烘至恒重。
(3)将步骤(2)的活化后干燥产物置入高温管式炉内热解，通入氮气作为保护气，升温加热至700℃，保温90min后，停止加热并降温至100℃以下出料，放在干燥器内冷却得到热解产物。
(4)将步骤(3)的产物用3M的盐酸浸渍并搅拌2h，滤去盐酸，用70℃去离子水多次漂洗，直至上清液呈中性，去除滤液，在105℃条件下烘至恒重最终获得葡萄渣污泥基高效生物碳。
碘吸附值的测定：采用本实施例步骤所制备的葡萄渣-城市污泥基生物炭，其碘吸附值由单纯采用城市污泥制备的污泥基生物炭的42.8mg/g提高到399.5mg/g。
在污水处理中的应用：称取0.1g步骤(4)制得的产品，投入装有50mL亚甲基蓝浓度为50mg/L的模拟印染废水中，搅拌使二者充分接触，120min后离心、过滤，测定其亚甲基蓝的去除率及吸附量，表明本实施例的葡萄渣污泥基高效生物碳对亚甲基蓝的去除率及吸附量分别为83.54％、20.89mg/g，较单纯采用城市污泥在相同制备条件下制得污泥基生物碳分别提高了45.54％、9.5mg/g。
实施例5
本实施例提供一种葡萄渣污泥基高效生物碳，其是按照以下制备方法制得：
(1)将从武汉市汤逊湖污水处理厂带式压滤机尾端收集的剩余污泥(含水率约80％)，在自然条件下风干，放入鼓风干燥箱105℃烘至恒重，去除石块等杂物，用破碎机破碎、研磨，过20目不锈钢筛，并对酿酒葡萄废渣进行与城市污泥相同的预处理。
(2)将上述干燥研磨后的城市污泥、葡萄渣和石油焦粉按重量份1：2：0.5的比例充分混合成混合原材料，以Na2CO3作为活化剂，活化剂与混合原材料质量比为1：1，并加入一定体积去离子水搅拌，使混合原材料与活化剂充分接触，放置在室温下浸渍活化24h，去除上清液，将经过活化后的混合原材料放入鼓风干燥箱，在105℃条件下烘至恒重。
(3)将步骤(2)的活化后干燥产物置入高温管式炉内热解，通入氮气作为保护气，升温加热至400℃，保温60min后，停止加热并降温至100℃以下出料，放在干燥器内冷却得到热解产物。
(4)将步骤(3)的产物用3M的盐酸浸渍并搅拌2h，滤去盐酸，用70℃去离子水多次漂洗，直至上清液呈中性，去除滤液，在105℃条件下烘至恒重最终获得葡萄渣污泥基高效生物碳。
碘吸附值的测定：采用本实施例步骤所制备的葡萄渣-城市污泥基生物炭，其碘吸附值由单纯采用城市污泥，在同样条件下制备的污泥基生物炭的48.7mg/g提高到354.2mg/g。
在污水处理中的应用：称取0.1g步骤(4)制得的产品，投入装有50mL亚甲基蓝浓度为50mg/L的模拟印染废水中，搅拌使二者充分接触，120min后离心、过滤，测定其亚甲基蓝的去除率及吸附量，表明本实施例的葡萄渣污泥基高效生物碳对亚甲基蓝的去除率及吸附量分别为82.42％、21.86mg/g，较单纯采用城市污泥在相同制备条件下制得污泥基生物碳分别提高了38.26％、9.82mg/g。
实施例6
本实施例提供一种葡萄渣污泥基高效生物碳，其是按照以下制备方法制得：
(1)将从武汉市汤逊湖污水处理厂带式压滤机尾端收集的剩余污泥(含水率约80％)，在自然条件下风干，放入鼓风干燥箱105℃烘至恒重，去除石块等杂物，用破碎机破碎、研磨，过20目不锈钢筛，并对酿酒葡萄废渣和新鲜甘蔗渣进行与城市污泥相同的预处理。
(2)将上述干燥研磨后的城市污泥与葡萄渣、甘蔗渣按重量份1：2：0.5的比例充分混合成混合原材料，以Na2CO3作为活化剂，活化剂与混合原材料质量比为1：1，并加入一定体积去离子水搅拌，使混合原材料与活化剂充分接触，放置在室温下浸渍活化24h，去除上清液，将经过活化后的混合原材料放入鼓风干燥箱，在105℃条件下烘至恒重。
(3)将步骤(2)的活化后干燥产物置入高温管式炉内热解，通入氮气作为保护气，升温加热至400℃，保温60min后，停止加热并降温至100℃以下出料，放在干燥器内冷却得到热解产物。
(4)将步骤(3)的产物用3M的盐酸浸渍并搅拌2h，滤去盐酸，用70℃去离子水多次漂洗，直至上清液呈中性，去除滤液，在105℃条件下烘至恒重最终获得葡萄渣污泥基高效生物碳。
碘吸附值的测定：采用本实施例步骤所制备的葡萄渣-城市污泥基生物炭，其碘吸附值由单纯采用城市污泥，在同样条件下制备的污泥基生物炭的48.2mg/g提高到324.1mg/g。
在污水处理中的应用：称取0.1g步骤(4)制得的产品，投入装有50mL亚甲基蓝浓度为50mg/L的模拟印染废水中，搅拌使二者充分接触，120min后离心、过滤，测定其亚甲基蓝的去除率及吸附量，表明本实施例的葡萄渣污泥基高效生物碳对亚甲基蓝的去除率及吸附量分别为82.47％、22.31mg/g，较单纯采用城市污泥在相同制备条件下制得污泥基生物碳分别提高了40.12％、10.17mg/g。
实施例7
本实施例提供一种葡萄渣污泥基高效生物碳，其是按照以下制备方法制得：
(1)将从武汉市汤逊湖污水处理厂带式压滤机尾端收集的剩余污泥(含水率约80％)，在自然条件下风干，放入鼓风干燥箱105℃烘至恒重，去除石块等杂物，用破碎机破碎、研磨，过20目不锈钢筛，并对酿酒葡萄废渣和新鲜甘蔗渣进行与城市污泥相同的预处理。
(2)将上述干燥研磨后的城市污泥、葡萄渣、新鲜甘蔗渣和石油焦粉按重量份1：2：0.3：0.3的比例充分混合成混合原材料，以Na2CO3作为活化剂，活化剂与混合原材料质量比为2：1，并加入一定体积去离子水搅拌，使混合原材料与活化剂充分接触，放置在室温下浸渍活化24h，去除上清液，将经过活化后的混合原材料放入鼓风干燥箱，在105℃条件下烘至恒重。
(3)将步骤(2)的活化后干燥产物置入高温管式炉内热解，通入氮气作为保护气，升温加热至400℃，保温60min后，停止加热并降温至100℃以下出料，放在干燥器内冷却得到热解产物。
(4)将步骤(3)的产物用3M的盐酸浸渍并搅拌2h，滤去盐酸，用70℃去离子水多次漂洗，直至上清液呈中性，去除滤液，在105℃条件下烘至恒重最终获得葡萄渣污泥基高效生物碳。
碘吸附值的测定：采用本实施例步骤所制备的葡萄渣-城市污泥基生物炭，其碘吸附值由单纯采用城市污泥，在同样条件下制备的污泥基生物炭的50.7mg/g提高到401.7mg/g。
在污水处理中的应用：称取0.1g步骤(4)制得的产品，投入装有50mL亚甲基蓝浓度为50mg/L的模拟印染废水中，搅拌使二者充分接触，120min后离心、过滤，测定其亚甲基蓝的去除率及吸附量，表明本实施例的葡萄渣污泥基高效生物碳对亚甲基蓝的去除率及吸附量分别为84.42％、23.86mg/g，较单纯采用城市污泥在相同制备条件下制得污泥基生物碳分别提高了39.16％、10.72mg/g。
综上所述，本发明实施例的葡萄渣污泥基高效生物碳的吸附去污能力强；该葡萄渣污泥基高效生物碳的制备方法综合利用城市污泥和酿酒葡萄废渣制备生物碳，工艺简单，成本低廉，实现了固体废弃物的资源化利用；该葡萄渣污泥基高效生物碳的应用，用于污水处理，达到“以废治废”的目的，满足可持续发展的需求。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种葡萄渣污泥基高效生物碳，其特征在于，其主要由以下原料经活化、热解而成，按重量份数计，所述原料包括：
干燥污泥 0.5-2份；
干燥葡萄渣 1-4份。
2.根据权利要求1所述的葡萄渣污泥基高效生物碳，其特征在于，所述原料还包括0.2-1份甘蔗渣。
3.一种如权利要求1所述的葡萄渣污泥基高效生物碳的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
按重量份数计，将0.5-2份干燥污泥和1-4份干燥葡萄渣混合研磨，加入化学活化剂，浸渍活化20-30h；
将活化后的产物在惰性气体气氛下，在400-700℃热解30-120min；
将热解后的产物加酸浸渍，再水洗至中性，烘干即得葡萄渣污泥基高效生物碳。
4.根据权利要求3所述的葡萄渣污泥基高效生物碳的制备方法，其特征在于，将城市污泥压滤，于100-115℃烘干至含水率在10％以下，即得干燥污泥；将葡萄渣压滤，于100-115℃烘干，即得干燥葡萄渣。
5.根据权利要求3所述的葡萄渣污泥基高效生物碳的制备方法，其特征在于，浸渍活化的方法是：在包括干燥污泥和干燥葡萄渣的原材料中加入化学活化剂和去离子水，搅拌，在室温下浸渍活化。
6.根据权利要求5所述的葡萄渣污泥基高效生物碳的制备方法，其特征在于，所述化学活化剂为Na2CO3粉末，所述化学活化剂与所述原材料的质量比为0.5-3：1。
7.根据权利要求3所述的葡萄渣污泥基高效生物碳的制备方法，其特征在于，热解的方法是：将浸渍活化后的产物置入高温管式炉内，通入氮气作为保护气，以5-12℃/min的升温速率升温加热至400-700℃，保温30-120min，停止加热并降温至100℃以下出料，冷却。
8.根据权利要求7所述的葡萄渣污泥基高效生物碳的制备方法，其特征在于，在升温加热之前，氮气的通气量为400-600mL/min，通气时间为10-20min；升温加热及保温过程中，氮气的通气量为80-150mL/min。
9.根据权利要求3所述的葡萄渣污泥基高效生物碳的制备方法，其特征在于，加酸浸渍，再水洗的方法为：将热解后的产物用3M的盐酸浸渍并搅拌1-4h，过滤去除滤液，用60-75℃去离子水反复漂洗，直至漂洗液呈中性，过滤去除滤液，在100-110℃条件下烘至恒重，即得葡萄渣污泥基高效生物碳。
10.一种如权利要求1所述的葡萄渣污泥基高效生物碳的应用，其特征在于，所述葡萄渣污泥基高效生物碳用于污水处理。
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