[发明专利]一种微波热活化煤焦油渣/污泥发酵体生产活性炭的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波热活化煤焦油渣混合污泥生产活性炭的方法，属于化工产品中环境友好活性炭的技术领域。

背景技术

煤基由于其具有高碳含量和低价格的优势，是制备活性炭材料的重要原料，利用其中的碳资源将其制备成活性炭应用于环保产业中已经有很多实例。煤焦油渣天然具有多孔性结构、比表面积较大的特点，且含有大量未燃尽的碳。对煤焦油渣进行资源化的开发利用研究在国内还处初级阶段，特别是将煤焦油渣作为活性炭的生产原料。因此，利用煤焦油渣中的宝贵碳资源，制备低成本活性炭的同时也能消除堆渣带来的环境水、气污染问题，实现社会、环境、经济多方效益。

污泥是污水处理后的产物，是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体 、等组成的极其复杂的非均质体。污泥的主要特性是含水率可高达99%以上，有机物含量高，容易腐化发臭，并且颗粒较细、比重较小、呈胶状液态。它是介于液体和固体之间的浓稠物，可以用泵运输，但它很难通过沉降进行固液分离。或是长期积水，湿生植被生长，有机质累积明显，还原作用强烈，具潜育层或兼有泥炭层的土壤沼泽泥。

好氧高温发酵是一种经济效益和生态效益都较好的办法。好氧高温发酵对有机物分解快、降解彻底、发酵均匀；发酵温度高、一般在35-65℃，高的可达70℃以上；脱水速度快、脱水率高、发酵周期短，一般经15天左右的高温发酵，含水率即从70-80%降至40-50%；杀灭病菌、寄生虫（卵）和杂草种子及除臭效果好，但起始发酵适宜的粪料含水率为55%-65%。微生物发酵助剂处理物料的过程中，温度可达70摄氏度以上且持续几个小时，能有效的消灭猪链球病菌病毒，在发酵的过程中微生物大量繁殖并产生大量的特效代谢物质，如抗生素、激素等，抗生素能使制好有机肥明显抑制土传病菌的传播，提高作物抗病能力。

微波加热提高了活性炭的吸附能力，微波功率和辐照时间是决定改性活性炭吸附性能的关键因素，微波活化能对对活性炭的孔隙结构和微结构变化控制，目前，微波活化煤基材料制备活性炭的研究已经比较成熟，特别是用于制备价格低廉的煤质活性炭，效果非常显著。此方法活化原料的活性高，所需活化时间较短，微孔孔径分布较均匀，制得活性炭的质量稳定，比表面积较高，增加微孔分布，可以增加活性炭的应用范围。自然界中能降解烃类的微生物有几百种，多为细菌、酵母菌和真菌。降解是由他们所产生的酶和酶系完成的。污染土壤土著微生物中筛选出降解石油的优势真菌3 株：小克银汉(Cunninghamella sp.)、毛霉(Mucor sp.)和曲霉(Aspergillus sp.)；细菌2 株：芽孢杆菌(Bacillus sp.)和动胶杆菌(Zoogloea sp.)。由于煤焦油渣常处于碱性，根据微生物与煤材料作用的碱溶解机理即碱对于煤微生物溶解时，能起到催化作用。一些微生物如真菌、放线菌以及单细胞菌类等再培养期间能产生此类催化剂。在反应中产生的含氮碱性物质，是培养基或者培养液pH值增大，从而催化煤材料的溶解。而不同种类微生物也因溶解煤能力的不同所产生的碱性物种类和数量也不同。

综合煤焦油渣和污泥的高碳含量的特征及微波活化的高效性。首先将煤焦油渣和污泥粉碎到200目以下，然后将煤焦油渣和活性污泥按一定比例进行混合高温好氧发酵，在混合物中加入活化剂氯化锌及一定量水，充分搅拌混合，将原料样送入微波炉内浸泡数小时后，接着在通氮气情况下，在600W-2000W的功率下活化5min-30min，活化过程中其中除C元素外其他元素以H₂O、NO、NO₂等小分子形式释放形成空洞结构，另外由于氯化锌的脱氢作用可抑制焦油的产生，其主要起到脱氢、还原作用，同时由于氯化锌在239℃时就形成熔体，其在孔道内部穿越，可以增加孔道结构。最后将微波活化后的样经去离子水洗至中性烘干即得活性炭样。