申请日2005.07.29
公开(公告)日2007.11.14
IPC分类号B01J20/00; C02F11/10; B01D53/50; B01D53/04
摘要
本发明公开了一种用于烟气脱硫的污泥吸附剂制备方法。它是采用干污泥与一定质量的碳酸锰或醋酸锰共混，通过低温热解在炭化污泥上担载一定量高氧化态的氧化锰制备吸附剂。该方法不仅可制备出吸附性能更加优越的污泥吸附剂，同时降低了制备成本，简化了工艺，并对热解过程中尾气进行处理，减少了环境污染，具有一定的应用价值。
权利要求书
1、一种用于烟气脱硫的污泥吸附剂制备方法，其特征在于它是按照以下步骤制成：
第一步，干燥脱水，以剩余污泥为原料，在103℃下干燥24h，得到含水率低于10% 的干污泥;
第二步，与盐共混，取干污泥30g，按计算值氧化锰质量担载量20%或30%加入 碳酸锰或醋酸锰固体粉末，加10mL水使二者混合均匀，之后在103℃下干燥3h;
第三步，热解，在流量为70mL/min的氮气保护下，于550℃下热解2h，加热速率 控制10℃·min-1;
第四步，冷却，在流量为70mL/min的氮气保护下，冷却至40℃以下出料;
第五步，研磨筛分，根据要求对热解产物进行研磨并筛分，即可得到不同粒径的 成品吸附剂。
2、根据权利要求1所述用于烟气脱硫的污泥吸附剂制备方法，其特征在于在第三 步热解过程中产生的尾气利用质量浓度为10%的氢氧化钠溶液进行吸收处理。
说明书
一种用于烟气脱硫的污泥吸附剂制备方法
一、技术领域
本发明涉及一种吸附剂的制备方法，特别是一种利用城市污水厂剩余污泥为原料 制作用于烟气脱硫的吸附剂制备方法。
二、背景技术
城市和工业废水目前大多采用生化污泥法进行处理，处理同时会产生大量的剩余 污泥，剩余污泥中含有有机物、丰富的氮磷、重金属及病原菌等，处理不当将对环境 造成很大的污染。现有技术中有利用剩余污泥制备成吸附剂进行烟气脱硫及水处理的 报导。有关用于烟气脱硫的污泥吸附剂制备方法，如文献1，“Adsorption of SO2 on sewage sludge-derived materials”，Environ.Sci.Technol，2001，35，p3263，公开了一种 利用热解炭化法制备污泥吸附剂的方法：污泥于950℃热解炭化制得吸附剂，可以用 来吸附干燥或潮湿空气中的二氧化硫，在烟气SO2体积浓度0.3%，相对湿度80%，温 度25℃，烟气流量30L/h的吸附条件下，其吸附容量为30mg/g;文献2，“Effects of metallic derivatives in adsorbent derived from sewage sludge on adsorption of sulfur dioxide”，J.Cent.South univ.Technol.，2004，11，p55，公开的了一种利用化学活化及盐 溶液浸渍法制备吸附剂的方法：先将污泥于103℃下干燥脱水，再经过研磨过筛，取 得粒径为1～3mm的颗粒，与3mol/L氯化锌溶液混合浸渍，在氮气保护下于850℃下进 行热解，再用质量浓度为18%硫酸溶液浸泡4天，之后用质量浓度为30%盐酸溶液和 去离子水洗去残余酸及无机成分，按重量比1∶10分别浸泡于硝酸铁、硝酸镍、硝酸 铜、硝酸钙和硝酸钒溶液中24h，用去离子水漂洗，在120℃下干燥24h，之后在氮气 保护下再次于850℃下热解15min，即可得到多种用于烟气脱硫的污泥吸附剂，各金属 离子最佳质量担载量钒为0.5%，铁、钙、铜、镍均为0.9%。在烟气SO2体积浓度0.12%， O23%，H2O(g)10%，温度130℃，烟气流量5L/h的吸附条件下：载钒污泥吸附剂平衡 吸附容量为128mg/g，载铁、钙、铜、镍污泥吸附剂分别为109、90、82、78mg/g。上 述现有制备方法存在的缺陷是：1、由于在制备过程中采用的热解温度高，要达到850 ℃以上，尤其是在文献2的制备方法中还使用了价格较贵的氯化锌，同时与盐溶液浸 渍比例和热解温度均较高，使得制备成本提高;2、利用该方法制得的污泥吸附剂吸附 性能不强，在用于烟气脱硫时其脱硫效率较低。3、该方法需要进行多次浸渍及热解过 程，工艺复杂，制备周期长;4、对热解过程中产生的尾气未进行处理，造成再次环境 污染。
三、发明内容
本发明的目的在于提供一种吸附性能更好、制备成本低、工序简化、且能对制备 过程中产生的尾气进行及时处理的用于烟气脱硫的污泥吸附剂制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的，一种用于烟气脱硫的污泥吸附剂制 备方法，其特征在于它是按照以下步骤制成：
第一步，干燥脱水，以剩余污泥为原料，在103℃下干燥24h，得到含水率低于10% 的干污泥;
第二步，与盐共混，取干污泥30g，按计算值氧化锰质量担载量20%或30%加入 碳酸锰或醋酸锰固体粉末，加10mL水使干污泥与盐混合均匀，之后在103℃下干燥 3h;
第三步，热解，在流量为70mL/min的氮气保护下，于550℃下热解2h，加热速率 控制10℃·min-1;
第四步，冷却，在流量为70mL/min的氮气保护下，冷却至40℃以下出料;
第五步，研磨筛分，根据要求对热解产物进行研磨并筛分，即可得到不同粒径的 成品吸附剂。
在上述制备过程中，热解过程中产生的尾气是利用质量浓度为10%的氢氧化钠溶 液进行吸收处理。
本发明的原理是：利用共混热解法制备用于烟气脱硫的污泥吸附剂，它是通过将 干污泥与一定质量的易分解盐碳酸锰或醋酸锰共混，热解过程中伴随着污泥的炭化过 程，碳酸锰或醋酸锰分解为高氧化态的氧化锰，在炭化污泥上担载一定量的氧化锰制 备污泥吸附剂。该吸附剂在烟气脱硫吸附反应过程中，氧化锰将作为催化剂将二氧化 硫氧化为硫酸，而其本身则被还原为金属单质锰。金属单质锰又可在污泥吸附剂上氧 化成氧化锰，从而完成催化循环，促进了二氧化硫的化学吸附，使制备的污泥吸附剂 脱硫性能有了较大提高。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：(1)、采用干污泥与碳酸锰或醋酸锰共混 热解，在炭化污泥上担载一定质量的高氧化态氧化锰制备污泥吸附剂，提高了其脱硫 性能，在烟气SO2体积浓度0.1%，O210%，H2O(g)10%，温度60℃，烟气流量40L/h 的固定床吸附条件下，共混20%、30%碳酸锰制备的污泥吸附剂平衡吸附容量达到 83mgg/g、139mg/g;共混20%、30%醋酸锰制备的污泥吸附剂平衡吸附容量达到72mg/g、 128mg/g;(2)、由于硝酸盐热分解温度较高，故选用易分解的碳酸锰或醋酸锰与干污泥 进行共混，低温热解制备污泥吸附剂，代替了价格较贵的氯化锌化学活化，热解温度 由850～950℃降低到550 ℃，使制备成本得到降低;(3)、采用与盐共混热解法在炭化污 泥上担载氧化物，其效果好于现有的溶液浸渍，不仅节省了试剂用量，而且提高了污 泥吸附剂的脱硫性能;(4)、制备工艺简单、紧凑。在保证污泥吸附剂脱硫性能的前提 下，去除了化学活化过程，同时将污泥炭化与盐热分解过程合并，简化了制备工艺， 单批制备周期由现有技术的约8天缩短为30h内完成;(5)、本发明在制备过程中对热 解过程产生的尾气进行同时处理，减少了对环境的再次污染。