申请日2018.01.31
公开(公告)日2018.05.15
IPC分类号C01B32/348; C01B32/324; B01J20/20; B01J20/30; C02F1/28; C02F101/20
摘要
本发明提供了一种椰壳‑污泥复合活性炭的制备方法，属于废水处理领域。本发明采用“两步”化学活化法，将来源于城市污水处理的剩余污泥转化为具有经济价值的椰壳‑污泥复合活性炭，回收利用了城市污水处理厂剩余污泥，实现了污泥的稳定化、减量化、无害化和资源化;本方法具有工艺简单，成本低廉，制得椰壳‑污泥复合活性炭产品孔隙发达，吸附性能优良的特点;本发明将椰壳掺杂到污泥中制备椰壳‑污泥复合活性炭，提高原料含碳量，改善了污泥原料含碳量较低，灰分含量较高的缺陷;本方法制备的椰壳‑污泥复合活性炭比表面积较大，吸附值高，所得产品用于吸附水体中六价铬和染料，均有良好的效果，产品适于在水处理领域推广。
权利要求书
1.一种椰壳-污泥复合活性炭的制备方法，包括以下步骤：
(1)将来源于城市污水处理的剩余污泥依次进行干燥和粉碎，得到污泥颗粒;
(2)将所述步骤(1)得到的污泥颗粒与椰壳颗粒混合，得到颗粒混合物;
(3)将所述步骤(2)得到的颗粒混合物进行炭化，得到炭化产物;
(4)将所述步骤(3)得到的炭化产物与氢氧化钾与水活化后进行烘干，得到中间产物;
(5)将所述步骤(4)得到的中间产物进行炭化活化，得到活性碳化物;
(6)将所述步骤(5)得到的活性碳化物依次用盐酸和水洗涤，得到椰壳-污泥复合活性炭。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中污泥颗粒的含水率低于10%。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中污泥颗粒与椰壳颗粒的质量比为1:1～3。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述污泥颗粒与椰壳颗粒的粒径独立地为不超过0.3mm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中炭化的温度为400～600℃，所述炭化的时间为45～60min。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中烘干的温度为85～105℃，所述烘干的时间为10～12h。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中炭化活化的温度为700～900℃，所述炭化活化的时间为45～60min。
8.权利要求1～7任意一项所述制备方法制得的椰壳-污泥复合活性炭，其特征在于，所述椰壳-污泥复合活性炭的比表面积为457.47～583.8m2·g-1，
总孔容积为0.1865～0.2380cm2·g-1，微孔容积为0.1198～0.1529cm2·g-1，微孔比例为13.98～17.84%，平均孔径为2.19～2.79nm。
9.权利要求8所述的椰壳-污泥复合活性炭在吸附重金属离子和染料中的应用。
说明书
一种椰壳-污泥复合活性炭及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种椰壳-污泥复合活性炭及其制备方法和应用。
背景技术
剩余污泥是城市污水处理厂产生的主要废弃物，污泥含水率高，易腐败产生恶臭，并且含有机物、重金属、盐类以及各种致病性微生物等。随着“水泥并重”相关技术的发展，污泥的资源化、无害化、减量化处置成为社会日益关注的环境问题。许多研究已经证实，将污泥活性炭用于制作吸附剂具有巨大的应用前景，因而被人们广泛关注。
目前，对污泥活性炭的应用研究集中在处理水溶液中染料、金属离子等。然而，污泥活性炭的应用与产品的性能密切相关，这取决于污泥的性质和制备条件，传统的污泥活性炭制备常采用“一步法”化学活化法制备污泥活性炭，如苏欣等公开了以氯化锌为活化剂、采用“一步法”炭化活化制备污泥活性炭的方法(参见《污泥活性炭的制备及对甲苯吸附性能研究》，苏欣等，环境科学与技术，2012,35(9):25～28)，比表面积为539.4m2·g-1;包汉峰以城市污泥为原料，以氯化锌为活化剂，制备了污泥基活性炭(参见《污泥基活性炭对水中四种重金属的吸附效能与机理研究，包汉峰，北京林业大学，2013)，比表面积为352.47m2·g-1。现有技术中制得的污泥活性炭存在比表面积小，微孔比例低的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种椰壳-污泥复合活性炭的制备方法，制得的椰壳-污泥复合活性炭比表面积大，微孔比例高，吸附性能优异。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种椰壳-污泥复合活性炭的制备方法，包括以下步骤：
(1)将来源于城市污水处理的剩余污泥依次进行干燥和粉碎，得到污泥颗粒;
(2)将所述步骤(1)得到的污泥颗粒与椰壳颗粒混合，得到颗粒混合物;
(3)将所述步骤(2)得到的颗粒混合物进行炭化，得到炭化产物;
(4)将所述步骤(3)得到的炭化产物与氢氧化钾与水活化后进行烘干，得到中间产物;
(5)将所述步骤(4)得到的中间产物进行炭化活化，得到活性碳化物;
(6)将所述步骤(5)得到的活性碳化物依次用盐酸和水洗涤，得到椰壳-污泥复合活性炭。
优选地，所述步骤(1)中污泥颗粒的含水率低于10%。
优选地，所述步骤(2)中污泥颗粒与椰壳颗粒的质量比为1:1～3。
优选地，所述污泥颗粒与椰壳颗粒的粒径独立地为不超过0.3mm。
优选地，所述步骤(3)中炭化的温度为400～600℃，所述炭化的时间为45～60min。
优选地，所述步骤(4)中烘干的温度为85～105℃，所述烘干的时间为10～12h。
优选地，所述步骤(5)中炭化活化的温度为700～900℃，所述炭化活化的时间为45～60min。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制得的椰壳-污泥复合活性炭，所述椰壳-污泥复合活性炭的比表面积为457.47～583.8m2·g-1，总孔容积为0.1865～0.2380cm2·g-1，微孔容积为0.1198～0.1529cm2·g-1，微孔比例为13.98～17.84%，平均孔径为2.19～2.79nm。
本发明还提供了上述技术方案所述的椰壳-污泥复合活性炭在吸附重金属离子和染料中的应用。
本发明提供了一种椰壳-污泥复合活性炭的制备方法，将来源于城市污水处理的剩余污泥依次进行干燥和粉碎，得到污泥颗粒后与椰壳颗粒混合，得到颗粒混合物，颗粒混合物进行炭化，得到炭化产物，炭化产物、氢氧化钾与水活化后进行烘干和炭化活化，得到活性碳化物，活性碳化物依次用盐酸和水洗涤，得到椰壳-污泥复合活性炭。本发明采用“两步”化学活化法，将椰壳掺杂到污泥中制备椰壳-污泥复合活性炭，提高原料含碳量，改善了污泥原料含碳量较低，灰分含量较高的缺陷;本方法制备的椰壳-污泥复合活性炭比表面积较大，吸附值高，所得产品用于吸附水体中六价铬和染料，均有良好的效果，产品适于在水处理领域推广;本发明将城市污水处理厂剩余污泥转化为具有经济价值的椰壳-污泥复合活性炭，回收利用了城市污水处理厂剩余污泥，实现了污泥的稳定化、减量化、无害化和资源化;本方法具有工艺简单，成本低廉，制得椰壳-污泥复合活性炭产品孔隙发达，吸附性能优良的特点。
实施例的数据表明，本发明制得的椰壳-污泥复合活性炭的比表面积为457.47～583.8m2·g-1，总孔容积为0.1865～0.2380cm2·g-1，微孔容积为0.1198～0.1529cm2·g-1，微孔比例为13.98～17.84%，平均孔径为2.19～2.79nm，应用至水体六价铬、罗丹明B的去除中，效果良好，对六价铬的去除率为99.97%，对罗丹明B的去除率为99.56%，碘值高达663.97mg·g-1。