[发明专利]一种处理染料废水的污泥活性炭的表面改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以剩余污泥为主要原材料的污泥活性炭的表面改性方法，适用于染料废水的去除以及污水中有色物质的去除，属于污泥活性炭技术领域。 

背景技术

近年来，随着城市化进程的加快和对城市环境质量要求的提高，我国城市污水处理事业发展十分迅速。城市污水处理厂的数量逐年增加，城市污泥的产量也随之增加，污泥中除含有大量水分外，还含有难降解的有机物、重金属和盐类以及各种致病性微生物。如果处置不当，将会造成严重的二次污染，但其中含有的有机物和腐殖质等是可利用的资源，污泥的稳定化、减量化、无害化和资源化已引起人们的广泛关注。传统的处理处置方式如卫生填埋、焚烧、投海等对环境容易产生二次污染，因此探讨新的污泥处理处置方法和资源化综合利用的新途径，对解决污水处理厂的污泥处置具有重要意义。 

活性炭是一种具有特殊结构的微晶质碳，具有丰富的孔隙结构和较大的比表面积，具有很强的选择吸附能力。但由于制备活性炭的原材料如煤和木材等含碳物质的成本较高，制造价格低廉的活性炭的探索也已越来越受重视。 

活性污泥里含有较高的有机碳，以污泥作为活性炭原料已受到学者的广泛关注。但由于污泥本身性能的限制，制备出的污泥活性炭比表面积较小，吸附性能较差，因此，需要对其进行表面改性处理，调节污泥活性炭 的表面酸碱官能团，增强吸附性能。这对促进污泥活性炭的应用十分必要。 

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于染料废水的去除以及污水中有色物质的去除的以剩余污泥为主要原材料的污泥活性炭的表面改性方法，通过改变污泥活性炭表面的酸碱基团来改变其吸附性能。 

本发明所提供的一种改变污泥活性炭表面官能团的方法，制备出吸附性能好的污泥活性炭。该方法以二沉池剩余污泥为原料，添加一定量的农作物秸秆作为副料，经过污泥浸渍活化，高温碳化，研磨过筛，再经活化改性四个步骤，对污泥活性炭表面官能团进行改性，从而使污泥活性炭的吸附性能有了较大的提高。 

本发明所提供的一种污泥活性炭的表面改性方法，其特征在于，包括以下步骤： 

1）将污泥干燥，研磨、过筛，保留粒径范围为40-100目的污泥颗粒； 

2）将农作物秸秆干燥，按照污泥的质量百分含量为60-90%，农作物秸秆的质量百分含量为10-40%的比例将二者混合，再将此二者混合物与活化剂溶液按固液比为1g:（1-4）ml混合，于常温下浸渍12-24h，之后干燥至恒重，得到活化污泥颗粒； 

3）以氮气作为保护气，将活化污泥颗粒放入马弗炉中以6-20℃/min的升温速率升温至450-650℃保温30-90min后，冷却至常温，后用盐酸洗去杂质，再用70-80℃的蒸馏水反复洗涤至中性，烘干，即得到污泥活性炭； 

4）将步骤3）中得到的污泥活性炭进一步研磨、过筛，取200目以下的污泥活性炭加入改性溶液，污泥活性炭与改性溶液的固液用量比为 (1-4)g:(10-40)ml,用搅拌器均匀搅拌4-6小时后静置至少4小时，然后用蒸馏水反复洗涤至中性，烘干，制得改性后的污泥活性炭。 

步骤2）中的活化剂为ZnCl₂、KOH或H₂SO₄，其浓度为3-5mol/L，优选ZnCl₂。 

步骤4）中的改性溶液为HNO₃、H₂O₂或氨水，其浓度为1-7mol/L。 

本发明的优点在于利用污水处理场的剩余污泥，进行表面结构改性，能优化污泥活性炭的孔径分布，改变表面酸碱基团含量，尤其改性后的污泥活性炭获得了富含酸性的表面官能团，吸附性能也大大提高，对印染废水具有很好的吸附效果，对次甲基蓝去除率高达92%的改性污泥活性炭。 

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明作进一步说明。 

实施例1 

1）将污泥干燥，研磨、过筛，保留粒径范围为20-60目的污泥颗粒； 

2）将农作物秸秆（可选玉米秸秆）干燥，按照污泥与农作物秸秆质量比为9:1混合，再将此污泥颗粒与4mol/L的ZnCl₂溶液按固液比为1g：2ml混合，于常温下浸渍24h，之后干燥至恒重，得到活化污泥颗粒； 

3）以氮气作为保护气，将活化污泥颗粒放入马弗炉中以10℃/min的升温速率升温至600℃保温60min后，冷却至常温，后用盐酸洗去杂质，再用70-80℃的蒸馏水反复洗涤至中性，烘干，即得到污泥活性炭；