[发明专利]一种含有稀土元素的活性炭吸附剂

说明书

技术领域

    本发明涉及吸附剂领域，具体的是一种含有稀土元素的活性炭吸附剂及其制备方法。

背景技术

随着城市化进程的加快、城市人口的增加以及环保意识的加强，城市工业废水与生活污水的排放量日益增多，城市污水处理率也逐年提高，污水厂的污泥产生率也急剧增加。污水处理厂的污泥含水率高，有大量的有机物、有毒有害物质等的具有复杂流变性的半干性固体废物，它容量大、易腐败、不稳定、有恶臭，如不妥善处理，将带来严重的环境污染。活性炭是多孔吸附材料，具有丰富的孔隙结构、较高的比表面积以及很强的吸附能力。近年来广泛应用于净化空气、除臭、脱色、污水处理等，需求量增加。活性炭的原材料主要是煤和木材等含碳材料，成本较高，污泥中含有大量的有机物，具有被加工成含碳吸附剂的客观条件，利用污泥热解法制备活性炭活性炭，不仅能获得廉价的活性炭，将污泥中可溶性重金属转化成难溶物固定在活性炭中，从而减少对环境的污染，还可以将污泥活性炭运用于污水处理、空调净化、脱色、有毒有害物质等处理。

活性炭是一种多孔性的含碳物质，其高度发达的孔隙结构使它具有庞大的表面积，所以很容易与空气中的有毒有害气体充分接触，这种高度发达的孔隙结构构成了一个强大吸附力场，赋予了活性炭特有的吸附性能，从而达到吸附、净化的作用。目前市场上主要有化学类、生物类、光触媒类产品，这些产品价格昂贵，具有一定使用条件的限制，稀土元素是具有特殊电子结构和独特的物理—化学特性，使其在各方面获得广泛的应用。近年来的研究显示，稀土特异的催化性能及吸附性能在工业、农业、水处理等方面具有独特而显著的功效，发挥着不可替代的作用。但是普通的活性炭吸附剂和稀土吸附剂都具有容易饱和，分离不易，易落粉散落，使用时间不长，且分离不易，吸附效率低等方面的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含有稀土元素的活性炭吸附剂及其制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种含有稀土元素的活性炭吸附剂，由下列重量份的原料制成：污泥100-150、玉米秸秆13-17、花生壳15-24、锰矿石粉10-15、氯化锌30-50、硅酸镁13-16、二氧化硅5-8、聚乙烯醇3-5、聚丙烯酰胺3-5、硝酸镧2-3、聚酯纤维3-5、氧化钇2-3、二氧化氯3-5、蒸馏水适量；

本发明所述一种含有稀土元素的活性炭吸附剂，由以下具体步骤制成：

（1）将污水处理厂的污泥于自然条件下风干，之后于烘箱中110°C下干燥18-20h，冷却后研磨成粒径为1-3mm的污泥颗粒待用；

（2）将玉米秸秆、花生壳置于烘箱中于80°C下烘干至恒重，冷却后粉碎大小成1-5mm待用；

（3）将步骤（1）和步骤（2）中的物料混合后置于管式炉中于400-600°C下热解炭化1h待用；

（4）将氯化锌、硅酸镁和二氧化硅混合均匀，加入适量的蒸馏水将氯化锌配制成4mol/l的浓度，超声分散10-20min后和步骤（3）的产物浸泡12h；

（5）将步骤（4）得到的浸渍产物转移至烘箱中于110°C下干燥10-12h；

（6）将步骤（5）得到的干燥产物和锰矿石粉放入马弗炉中，通入氮气作为保护气氛，以10-20°C/min速度升温，升高至400-750°C时，恒温保持50-150min，随炉冷却后粉碎备用；

（7）将硝酸镧、聚酯纤维、氧化钇、二氧化氯和步骤（6）所得的物料混合均匀，加入聚乙烯醇水溶液搅拌成湿态混合物，然后加到圆盘造粒机中制成小球，经筛分后选出粒径大小在5-15mm范围，然后在200-250°C下煅烧0.5-1h；

（8）将聚丙烯酰胺加到5-7倍的蒸馏水中，搅拌均匀后将步骤（7）得到的产物加入其中，超声分散1-2h后用蒸馏水清洗至PH呈中性烘干即可。

本发明的优点是：本发明在污泥中添加的玉米秸秆和花生壳增加了污泥的含碳量，提高了污泥的吸附性，将氯化锌用二氧化硅和硅酸镁改性后活化活性炭，增加了污泥活性炭的孔径数量，提高了吸附性能和杀菌性，利用锰矿石粉在高温煅烧时形成骨架使污泥活性炭不易掉粉、耐磨，并且利用聚丙烯酰胺改性增强了吸附剂的吸附性能，扩大了吸附范围，对水质的净化有显著的作用，添加的硝酸镧、聚酯纤维、氧化钇增强了淤泥活性炭的吸附能力、耐腐蚀能力，添加的二氧化氯杀菌防腐性能好，本发明吸附剂原料来源广泛、价格低廉、制备过程简单、吸附容量大，值得推广。

具体实施方式

下面通过具体实例对本发明进行详细说明。