申请日2018.12.14
公开(公告)日2019.02.22
IPC分类号B01J20/20; B01J20/30; C02F1/28; C02F101/20
摘要
负载型污泥基生物质炭去除污泥中Cu(Ⅱ)的方法属于水处理技术领域。将回流污泥进行离心脱水，取450mL‑500mL脱水后的回流污泥置于高压反应釜中并投加20‑30mmol的(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O，盖上反应釜盖，向反应釜中通氮气2‑3分钟，使釜体中形成无氧环境，180‑210℃下反应2.5‑4.5小时，离心并用蒸馏水清洗数次，烘干至恒重，研磨并过70目筛，放在干燥器中备用;加入到初始浓度5‑30mg/L的Cu(Ⅱ)溶液中，在10‑30℃条件下吸附2‑4h，离心使固液分离。本发明对Cu(Ⅱ)有较高的去除率，操作简单，成本低廉，实现了污泥的资源化利用和水环境保护。
权利要求书
1.负载型污泥基生物质炭去除污泥中Cu(Ⅱ)的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)负载型污泥基生物质炭的制备：将回流污泥进行离心脱水，脱水后含水率为90%-92%，取450mL-500mL脱水后的回流污泥置于高压反应釜中并投加20-30mmol的(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O，盖上反应釜盖，向反应釜中通氮气2-3分钟，使釜体中形成无氧环境，180-210℃下反应2.5-4.5小时生成铁负载型污泥基生物质炭，离心并用蒸馏水清洗数次，烘干至恒重，研磨并过70目筛，放在干燥器中备用;
(2)将生物质炭加入到初始浓度5-30mg/L的Cu(Ⅱ)溶液中，调节pH=5，在10-30℃条件下吸附2-4h，离心使固液分离，生物质炭吸附剂投加量为0.6-1.4g/L。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于，步骤(1)中反应釜中温度为180℃，时间为3h，烘干温度为105℃。
3.按照权利要求1的方法，其特征在于，步骤(2)中吸附温度为20℃，吸附时间为3h，生物炭投加量为0.8g/L。
说明书
负载型污泥基生物质炭去除污泥中Cu(Ⅱ)的方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体是涉及一种利用负载型污泥基生物质炭吸附剂去除污泥中Cu(Ⅱ)的方法。
背景技术
随着我国城市化进程加快，污水处理量快速增加，污泥的处理处置成为一大难题。目前，污泥的主要处理方法是填埋和焚烧，填埋占用大片土地资源并有可能会污染地下水，焚烧则会产生空气污染并造成能源浪费。除此之外仍没有很好的处理方式，因此亟待研发新技术，安全处置和资源化利用污泥。重金属是环境中最重要的污染物之一，随着工业化的快速发展，其排放量日益增多。
其中铜(Cu)是一种最常见的重金属，它不仅仅用于工业生产，还常常作为微量元素添加于饲料，用于促进动物生长和提高饲料利用率。铜浓度过高时，会造成地下及地表水污染，利用这样的水灌溉会导致铜在土壤中的积累以及从土壤到食物的迁移，进而向生物圈输送。长期施用粪肥的农田土壤中发现:Cu、Zn、As等重金属含量显著高于未使用粪肥的土壤。重金属离子是一种稳定且持久的环境污染物，它们不能被微生物分解，易在生物体内富集，难以生化处理。
目前Cu(Ⅱ)去除主要有物化法、化学法和生化法，并取得一定的成效，然而以上方法都存在不足之处，或去除效果不佳、或操作不便，或对Cu(Ⅱ)适应性不强等。因此寻找一种绿色高效的去除此类污染物的方法是必要的。吸附技术具有成本较低、去除率较高、无副产物生成等优点，被认为是去除水中重金属的有效途径。
生物质炭(Biochar)是由生物质原材料在厌氧或缺氧的条件下，经热解炭化产生的一类高度芳香化难溶性固态物质，主要为羰基、酸及酸的衍生物、呋喃、吡喃以及脱水糖、苯酚、烷属烃及烯属烃类的衍生物等成分复杂有机碳混合物。生物质炭具有非常复杂的微孔结构，比表面积很大，性质比较稳定，且表面含有很多活性基团，非常适合作为吸附剂应用于水体污染修复。许多研究已经表明，生物质炭是一种低成本的、高效吸附剂，用于吸收多种污染物质。生物质炭具有发达的孔隙结构、高的比表面积以及丰富的表面官能团等特点，这使生物质炭在生物吸附领域有广泛的应用前景。
在本专利中，提供了利用负载型污泥基生物质炭吸附剂去除Cu(Ⅱ)的有效方法，不仅可以减轻Cu(Ⅱ)对环境造成的污染，还可以变废为宝，缓解污泥过多问题，以废治废，实现污泥资源的有效利用和水环境保护。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效环保的利用生物质炭吸附去除污泥中Cu(Ⅱ)的方法。
负载型污泥基生物质炭去除污泥中Cu(Ⅱ)的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)负载型污泥基生物质炭的制备：将回流污泥进行离心脱水，脱水后含水率为90%-92%，取450mL-500mL脱水后的回流污泥置于高压反应釜中并投加20-30mmol的(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O，盖上反应釜盖，向反应釜中通氮气2-3分钟，使釜体中形成无氧环境，180-210℃下反应2.5-4.5小时生成铁负载型污泥基生物质炭，离心并用蒸馏水清洗数次，烘干至恒重，研磨并过70目筛，放在干燥器中备用;
(2)将生物质炭加入到初始浓度5-30mg/L的Cu(Ⅱ)溶液中，调节pH=5，在10-30℃条件下吸附2-4h，离心使固液分离，生物质炭吸附剂投加量为0.6-1.4g/L。
进一步，步骤(1)中反应釜中温度为180℃，时间为3h，烘干温度为105℃。
进一步，步骤(2)中吸附温度为20℃，吸附时间为3h，生物炭投加量为0.8g/L。
本发明的有益效果体现在：
(1)本发明的生物质炭吸附剂具有较好的吸附性能,对Cu(Ⅱ)有较高的去除率，20℃时当Cu(Ⅱ)浓度为20mg/L时，生物炭对Cu(Ⅱ)的吸附量最大，达到了6.43mg/g;当Cu(Ⅱ)浓度为5mg/L时，最高去除率达到88%。
(2)与化学沉淀、膜分离、氧化还原、生物降解等方法相比，本发明的利用生物质炭吸附去除污泥Cu(Ⅱ)中的方法，操作简单，成本低廉，无二次污染，具有产业化前景。
(3)本发明制备的负载型污泥基生物质炭吸附剂,避免了污泥堆积过多带来的处理难题，减轻了环境负荷，实现了污泥的资源化利用和水环境保护。