申请日2010.02.11
公开(公告)日2010.08.04
IPC分类号B01J20/30; B01J20/20
摘要
本发明公开了一种用于低浓度烟气脱硫、脱硝的改性污泥活性炭，其原料组分及其重量百分比含量为壳聚糖0.41～6.46wt%，污泥93.54～99.59wt%。制备步骤为：①制备壳聚糖溶液;②制备污泥活性炭;③制备壳聚糖改性的污泥活性炭。本发明首次将壳聚糖用于改性污泥活性炭，在有效保证污泥活性炭的脱硫、脱硝性能不低于现有水平的前提下，使改性组分达到绿色环保的标准。
权利要求书
1.一种用于低浓度烟气脱硫、脱硝的改性污泥活性炭，其原料组分及其重量百分比含量为壳聚糖0.41～6.46wt%，污泥93.54～99.59wt%。
2.根据权利要求1的用于低浓度烟气脱硫、脱硝的改性污泥活性炭，其特征在于，所述壳聚糖的脱乙酰度为99%，所述污泥为污水处理厂的污泥。
3.权利要求1的用于低浓度烟气脱硫、脱硝的改性污泥活性炭的制备方法，制备步骤如下：
①制备壳聚糖溶液
将0.10～0.20g壳聚糖溶解于5～15mL的乙酸溶液(1vol%)中，再加入3～10mL的蒸馏水，超声分散3～12h，制成0.5～2.5wt%的壳聚糖均匀溶液;
②制备污泥活性炭
将干污泥放入炭化炉中，在200～800℃下炭化，采用氮气隔绝空气，氮气流量为10～100L/h，加热速率控制在5～35℃/min，炭化0.5～4h，制得炭化料;再将制得的炭化料在200～1000℃下活化，采用流量为10～100L/h的水蒸汽，加热速率控制在5～35℃/min，活化0.5～4h，制得污泥活性炭;
③制备烟气脱硫、脱硝用壳聚糖改性的污泥活性炭
将2～10g污泥活性炭浸入上述步骤①溶液内，搅拌1～5h后，取出，经抽滤，干燥，用0.01mol/L氢氧化钠溶液清洗至中性，室温干燥，制得烟气脱硫、脱硝用壳聚糖改性的污泥活性炭。
4.根据权利要求3的用于低浓度烟气脱硫、脱硝的改性污泥活性炭的制备方法，其特征在于，所述步骤①的优选方案为壳聚糖0.15g溶解于10mL的乙酸溶液(1vol%)中，加入的蒸馏水为5mL，超声分散6h，制成2.0wt%的均匀溶液。
5.根据权利要求3的用于低浓度烟气脱硫、脱硝的改性污泥 活性炭的制备方法，其特征在于，所述步骤②的优选方案为炭化温度为400℃，炭化时间1h，活化温度为500℃，活化时间1h。
6.根据权利要求3的用于低浓度烟气脱硫、脱硝的改性污泥活性炭的制备方法，其特征在于，所述步骤③的优选方案为5g污泥活性炭浸入溶液内，搅拌3h。
说明书
用于低浓度烟气脱硫、脱硝的改性污泥活性炭及其制备方法
技术领域
本发明是关于烟气脱硫、脱硝的活性炭，尤其涉及低浓度烟气脱硫、脱硝的改性污泥活性炭。
背景技术
随着国际社会对废水排放及资源保护要求的提高，新的污水处理厂不断建立。处理污水的同时也产生了大量的污泥，其数量约占处理水量的0.3%～0.5%左右(以含水率为97%计算)，这些污泥不稳定、易腐败、有恶臭。城市污水处理厂产生的大量污泥，经过沉淀、浓缩、消化、脱水及最终处置等常规污泥处理和处置工艺，需要大量的基建投资和较高的运行费用，其运行费用约占污水处理厂总运行费用的40%～65%左右。2004年的统计数据表明，我国已建成并投入运营的污水处理厂已超过700座，日污水处理能力约4500万吨，现年排放污泥量(干重)约130万吨，且每年仍已10%左右的增幅增长。随着污水处理厂运行效率的逐渐提高和新的污水处理厂的逐步建成，我国城市污泥每年排放污泥量(干重)最终估计将提高到840万吨，占我国总固体废弃物排放量的3.2%。特别是对于天津市这种大城市，如何处置污泥是全球所面临的紧迫问题。
由于污水处理厂未经消化的污泥中挥发性固体和蛋白质分别占总干固体质量的60~80%和22~41%，因此未经消化的污泥中有机碳含量高。近几年，对污泥制备活性炭方面进行了一些实验研究。目前所制备的污泥活性炭孔径较大，一般为大孔或中孔，比表面积较小，适合吸附大分子，所以将其用于脱色吸附实验的较多。余兰兰、钟秦将所制得的污泥活性炭用于烟气脱硫，研究了烟气中二氧化硫浓度、流速及温度等吸附条件对脱硫率的影响，但是其脱硫效率远低于商品活性炭。
近年来联合脱硫脱硝技术是烟气治理的发展方向，其中催化剂法利用CuO、Al2O3、活性炭等催化剂脱除二氧化硫和氮氧化物。尤其是活性炭脱硫脱硝技术，目前国际上只有少数发达国家使用，在我国尚没有大规模工业化应用。近几年关于活性炭脱硫脱硝的理论研究很多。而污泥制备脱硫活性炭的研究还处于实验阶段，吸附脱硫性能较差。本发明人也曾在中国200910068313.X2479.8专利申请中公开了一种用于烟气脱硫脱硝伽玛型三氧化二铝膜和五氧化二钒改性污泥活性炭的制备方法，但仅考虑了其脱硫、脱硝的性能，未能兼顾改性组分应达到绿色环保的标准。
研究表明壳聚糖(Chitosan，CS)是由来源丰富的甲壳素经脱乙酰化处理而得到的一种天然碱性多糖，它的分子链上分布着许多活泼的羟基和氨基及一些N-乙酰氨基等极性基团，此外壳聚糖还具有无毒、可生物降解等特点，是一种十分理想的吸附剂。国内外的一些学者正研究将其用于染料、含重金属废水的处理。。由于壳聚糖的分子链上分布着许多活泼的羟基和氨基及一些N-乙酰氨基等极性基团，可与二氧化硫和氮氧化物反应，适宜作为脱硫脱硝活性炭的改性组分。目前尚未见将其用于脱硫脱硝的报道。因此，壳聚糖改性污泥活性炭，可同时提高脱硫、脱硝性能，对促进污泥活性炭的应用和促进净化材料的绿色环保化，丰富干法同时脱硫脱硝净化材料的种类是十分必要的。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的伽玛型三氧化二铝膜和五氧化二钒改性污泥活性炭只考虑了其脱硫、脱硝性能，未能兼顾其改性组分未能达到绿色环保的不足，本发明首次采用壳聚糖改性污泥活性炭，采用绿色环保材料作为改性组分，其烟气脱硫、脱硝性能不低于现有技术的水平。
本发明通过下述技术方案予以实现。
用于低浓度烟气脱硫、脱硝的改性污泥活性炭，其原料组分及其重量百分比含量为壳聚糖0.41～6.46wt%，污泥93.54～99.59wt%。
所述壳聚糖的脱乙酰度为99%，所述污泥为污水处理厂的污泥。
用于低浓度烟气脱硫、脱硝的改性污泥活性炭的制备方法，制备步骤如下：
①制备壳聚糖溶液
将0.10～0.20g壳聚糖溶解于5～15mL的乙酸溶液(1vol%)中，再加入3～10mL的蒸馏水，超声分散3～12h，制成0.5～2.5wt%的壳聚糖均匀溶液;
②制备污泥活性炭
将干污泥放入炭化炉中，在200～800℃下炭化，采用氮气隔绝空气，氮气流量为10～100L/h，加热速率控制在5～35℃/min，炭化0.5～4h，制得炭化料;再将制得的炭化料在200～1000℃下活化，采用流量为10～100L/h的水蒸汽，加热速率控制在5～35℃/min，活化0.5～4h，制得污泥活性炭;
③制备烟气脱硫、脱硝用壳聚糖改性的污泥活性炭
将2～10g污泥活性炭浸入上述步骤①溶液内，搅拌1～5h后，取出，经抽滤，干燥，用0.01mol/L氢氧化钠溶液清洗至中性，室温干燥，制得烟气脱硫、脱硝用壳聚糖改性的污泥活性炭。
所述步骤①的优选方案为壳聚糖0.15g溶解于10mL的乙酸溶液(1vol%)中，加入的蒸馏水为5mL，超声分散6h，制成2.0wt%的均匀溶液。
所述步骤②的优选方案为炭化温度为400℃，炭化时间1h，活化温度为500℃，活化时间1h。
所述步骤③的优选方案为5g污泥活性炭浸入溶液内，搅拌3h。
本发明的有益效果是，首次将壳聚糖用于改性污泥活性炭的制备，在有效保证污泥活性炭的脱硫、脱硝性能不低于现有水平的前提下，使改性组分达到绿色环保的标准。本发明的壳聚糖改性污泥活性炭主要用于对低浓度烟气同时进行脱硫和脱硝。