申请日2018.04.18
公开(公告)日2018.09.04
IPC分类号B01J20/20; B01J20/30; B01D53/02
摘要
本发明涉及一种污泥基活性炭吸附剂的制备方法，主要是一种用于吸附去除室内甲醛的活性炭的制备方法，该发明主要涉及大气污染控制技术领域。本发明公开了一种污泥基活性炭吸附剂的制备方法，该方法以市政污泥为原材料，经干燥、研磨、筛分、洗涤后，通过管式炉在一定温度下焙烧，碳化处理，再添加活化剂混合均匀后经管式炉焙烧，活化处理后得到的污泥基活性炭吸附剂用于去除室内污染气体甲醛。本发明方法简单，易操作，成本低。通过本发明方法制备的吸附剂，在去除室内甲醛方面具有较好的效果。
权利要求书
1.一种污泥基活性炭吸附剂的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行制备：
(1)将市政脱水污泥于干燥箱105℃下干燥至含水率在10%以下的干污泥，自然冷却至室温;
(2)将步骤(1)得到的干污泥研磨至40~60目，用蒸馏水洗涤至上清液无浑浊物悬浮，在100~120℃下干燥4~6h;
(3)将步骤(2)干燥后的污泥颗粒放入管式炉，通入流速为20 mL/min的N2气体，焙烧1h，得到碳化污泥颗粒;
(4)将步骤(3)得到的碳化污泥颗粒在ZnCl2溶液中超声浸渍1h，在100~120℃下干燥4~6h，自然冷却至室温;
(5)将步骤(4)得到的材料放入管式炉中，通入流速为20 mL/min的N2气体，焙烧0.5~2h，得到污泥基活性炭;
(6)将焙烧后的污泥基活性炭用1 mol/L稀盐酸清洗，然后再用去离子水洗涤至中性，在100~120℃下干燥4~6h，自然冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的污泥基活性炭吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的碳化焙烧温度为400~700℃。
3.根据权利要求1所述的污泥基活性炭吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中的ZnCl2溶液的浓度为2~5 mol/L。
4.根据权利要求1所述的污泥基活性炭吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中的活化焙烧温度为500~650℃。
说明书
一种污泥基活性炭吸附剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种污泥基活性炭吸附剂的制备方法，主要是一种用于吸附去除室内甲醛的活性炭的制备方法，主要涉及大气污染控制技术领域。
背景技术
近年来，随着经济发展和生活水平的提高，人们对住房的要求也越来越高，室内装饰装修和添置家具越来越普遍，各种装饰材料层出不穷，造成了室内空气严重污染。室内污染物成分复杂多样，常见污染气体有：甲醛、氨、醚、氡、苯、甲苯等挥发性气体污染物，其中甲醛以其来源广、危害大、持续时间长等特点成为主要的室内污染气体。据调查，中国98.7%以上的新装修家庭甲醛超标在60%以上。甲醛是一种常温下无色、有强烈刺激性气味的气体，室内甲醛浓度超标(≦0.1mg/m3)对人体的危害主要表现为嗅觉异常和刺激作用，长期接触低浓度甲醛会引起慢性呼吸道疾病、新生儿体质降低，染色体异常等;当其浓度稍高则会导致人体肺、肝和免疫功能等异常，若长期处于甲醛浓度较高的环境中则可能诱发致癌，甚至会导致死亡。据调查，每年有200多万人因甲醛污染致病，医院儿童血病患者99%的病因是因为长期吸附甲醛引起。室内甲醛污染已经严重威胁到人们的正常生活，治理甲醛污染已经刻不容缓。
当前去除甲醛的主要方法有通风换气法、等离子体技术、植物净化降解法、吸附法、光催化氧化法等。通风换气法以易操作、无成本等优点被广泛使用，但此方法净化室内污染具有暂时性，甚至会产生二次污染。植物净化降解法能持续脱除污染气体，但脱除速率缓慢，受环境因素影响大。等离子体技术和光催化氧化法去除甲醛效果良好，但成本高、难操作，不适于推广使用。而吸附法以易操作、成本低、效果好等优点成为当前使用广泛的去除室内甲醛污染的方法。吸附法脱除室内甲醛多使用以木材为原料的传统活性炭作为吸附剂。而近年来活性炭也因其用途广泛，具有吸附能力强、稳定性好等特点，其使用量急剧增大，资源消耗巨大。为节约木材资源寻找新型碳材料是解决已有活性炭原材料资源匮乏问题的有效方法。
近年来随着工业化和城镇化进程的推进，污泥的产量急剧增加。其中以含水率80%计，全国2010年污泥总产生量为2100万吨，并将很快突破3000万吨。这些污泥如不加以妥善处理，任意排放，将对环境产生严重的二次污染。目前，污泥处置和综合利用的方法有填埋、焚烧、土地利用、排海等。但污泥作为城市污水处理过程的副产物，将其进行减量化、资源化、无害化处理，不仅是污水处理中对污泥的规范要求，还可以给社会发展带来可观的环境效益和经济效益。且近几年，国内外学者开始关注城市污水处理厂污泥资源化的问题。污泥中含有大量金属氧化物，不仅可作为吸附剂，还是良好的催化剂，在商品活性炭成本较高，使用受到一定程度的限制，一直在寻找低成本含碳材料制作活性炭的条件下，污泥活性炭尽管相关参数比不上商业活性炭，但应用效果却能与商业活性炭媲美。不仅如此，与发达国家相比，我国煤基活性炭和植物活性炭原料正出现紧张的状况，因此拓宽活性炭生产原料的种类就显得尤为重要了。而污泥的含碳量较高，原料易得且充足，是制作活性炭的一种较好的原料选择。把其用在去除室内甲醛方面有良好的应用前景。不仅解决了吸附剂碳原料的资源紧张问题，也可达到节约资源、保护环境、以废治废的目标。
发明内容
本发明旨在提供一种污泥基活性炭吸附剂的制备方法，以市政污泥为碳源材料，解决市政污泥的资源化处理问题。
本发明的技术方案：一种污泥基活性炭吸附剂的制备方法，其具体制备方法包括如下步骤：
(1)将市政脱水污泥于干燥箱105℃下干燥24~48h，至干污泥含水率在10%以下，自然冷却至室温;
(2)将步骤(1)得到的干污泥研磨至40~60目，用蒸馏水洗涤2~4次至上清液无浑浊物悬浮，在100~120℃下干燥4~6h;
(3)将步骤(2)干燥后的污泥颗粒放入管式炉，通入流速为20 mL/min的N2气体，400~700℃下焙烧1h，得到碳化污泥颗粒;
(4)将步骤(3)得到的碳化污泥颗粒在2~5 mol/L的ZnCl2溶液中超声浸渍1h，在100~120℃下干燥4~6h，自然冷却至室温;
(5)将步骤(4)得到的材料放入管式炉中，通入流速为20 mL/min的N2气体，500~650℃下焙烧0.5~2h，得到污泥基活性炭;
(6)将焙烧后的污泥基活性炭用1 mol/L稀盐酸清洗1~3次，然后再用去离子水洗涤3~6次至中性，在100~120℃下干燥4~6h，自然冷却至室温，即得到污泥基活性炭吸附剂。
本发明的有益效果：本发明以市政污泥为原材料，经干燥、研磨、筛分、洗涤后，通过管式炉在一定温度下焙烧，炭化处理，再添加活化剂混合均匀后经管式炉焙烧，活化处理后得到的污泥基活性炭吸附剂用于去除室内污染气体甲醛。本发明方法简单，成本较低，操作简单。所用的活性污泥、活化剂ZnCl2，价格低廉，容易获得。不仅缓解了煤质、植物活性炭原料资源紧张的状况，且解决了市政污泥资源化处理的问题，还能在去除废水废气等问题上达到以废治废的环保效果。