[发明专利]一种污泥‑煤复合基活性炭及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以污泥和煤为主要原材料的活性炭及其制备方法。

背景技术

污泥是在污水处理过程中产生的副产物，随着中国城镇化和工业化进程的加快，污泥产量呈现出逐年显著增加的趋势。通常，污泥中含有一定量的有机物、重金属和病原体等，若处理不当，会对环境造成严重的污染。随着污泥处理处置法律法规的日益严格，对污泥进行资源化利用正受到越来越多的关注。

与传统的污泥焚烧、卫生填埋等处置方法相比，将污泥制备成具有经济价值的活性炭，不仅可实现污泥的减量化和无害化，而且制备的活性炭可用来处理污水中的有毒有害物质，具有十分良好的环境效益和社会效益，是污泥资源化利用的有效途径之一。

然而，由于污泥含碳量较低、灰分较高，利用污泥制备的活性炭通常比表面积相对较小，吸附性能较差。煤具有较高的含碳量，是活性炭制备最常用的原材料之一，同时由于我国具有非常丰富的煤炭资源，如果将煤与污泥复配制备活性炭，可以有效改善污泥含碳量低、灰分高的缺点，从而提高所制备的活性炭的性能，拓展其在环境修复中的应用范围。

发明内容

本发明旨在提供一种污泥-煤复合基活性炭及其制备方法，利用煤含碳量较高的特点，提高原材料的含碳量，制备出具有较高性能的活性炭。

本发明所提供的一种污泥-煤复合基活性炭的主要原材料由污泥和煤组成；原材料中污泥是指市政污水处理厂脱水污泥，所占比例为50%-80%；原材料中煤可以为无烟煤、烟煤及褐煤，所占比例为20%-50%。

本发明所提供的一种污泥-煤复合基活性炭的制备方法，具体步骤如下：

（1）将污泥和煤分别经105℃干燥、研磨；

（2）将步骤（1）中的干燥粉碎后的污泥和煤按照质量比为1:1~4:1混合均匀，得到原料混合物；

（3）将步骤（2）所述的原料混合物按固液比为1:4加入到1~7 mol/L氯化锌溶液中，混合均匀后在常温下浸渍24小时，离心去除上清液，在105℃烘干，得到中间产物；

（4）将步骤（3）所述的中间产物放入管式电阻炉中，以氮气作为保护气，在温度为400~800℃下炭化活化15~120 min，加热速率控制在5~10℃/min，制得活性炭初级样品；

（5）将步骤（4）所述的活性炭初级样品经盐酸洗涤后用去离子水洗涤至中性，再将产品烘干、研磨后即得到污泥-煤复合基活性炭。

本发明可获得如下有益效果：本发明将污泥制备成具有经济价值的活性炭，实现了污泥的减量化、无害化和资源化；本发明将煤与污泥复配制备活性炭，有效利用了煤含碳量高的优势，提高了原材料的含碳量，制得的活性炭比表面积大、孔隙发达，具有更加广泛的应用范围。

具体实施方式

下述实施例中所使用的污泥为市政污水处理厂经消化后的脱水污泥，使用的煤为大同烟煤。

实施例1

1）将污泥在105℃条件下干燥，研磨过筛，保留200目以下的污泥颗粒；

2）将大同烟煤在105℃条件下干燥，研磨过筛，保留200目以下的污泥颗粒；

3）将干燥粉碎后的污泥和大同烟煤按照质量比为1:1混合均匀，得到原料混合物；

4）将步骤3）中的原料混合物按固液比（m/v, g/ml）为1:4加入到3 mol/L氯化锌溶液中，混合均匀后在常温下浸渍24小时，离心去除上清液，在105℃烘干，得到中间产物；

5）将步骤4）所述的中间产物放入管式电阻炉中，以氮气作为保护气，在温度为500℃下炭化活化30 min，加热速率为10℃/min，制得活性炭初级样品；

6）将步骤5）所述的活性炭初级样品先用3 mol/L盐酸洗涤5次，再用去离子水洗涤至中性，最后将产品烘干、研磨即得到污泥-煤复合基活性炭；

所得污泥-煤复合基活性炭比表面积为857 m²/g。

实施例2

1）将污泥在105℃条件下干燥，研磨过筛，保留200目以下的污泥颗粒；

2）将大同烟煤在105℃条件下干燥，研磨过筛，保留200目以下的污泥颗粒；

3）将干燥粉碎后的污泥和大同烟煤按照质量比为1:1混合均匀，得到原料混合物；

4）将步骤3）中的原料混合物按固液比（m/v, g/ml）为1:4加入到5 mol/L氯化锌溶液中，混合均匀后在常温下浸渍24小时，离心去除上清液，在105℃烘干，得到中间产物；