[发明专利]一种高吸附性能污泥基生物炭的制备及活化方法

说明书

本发明公开了一种高吸附性能污泥基生物炭的制备及活化方法，其包括如下步骤：（1）对污泥干化处理，干化后污泥含水率在15%‑25%；（2）炭化处理：干污泥在经过干化后，通过炭化炉进行炭化，通过氮气缓冲，经过裂解、脱氢、还原反应，产生生物炭；（3）活化处理：生物炭产生后，保持原有温度直接进入活化炉，活化炉温度770~980℃，活化炉内通入水蒸气，蒸汽比范围为1:1~1.5，停留时间为1.2~2h，将炭化炉中的生物炭进行活化制成活性炭；（4）冷却处理：活性炭产品产出后，温度与原有炉温相近，对活性炭产品进行冷却，冷却至40~60℃而后进行产品的收集。本发明具有成本低、污染小、运行连续、产品可资源化利用等优点，可达到良好的经济效益、社会效益和环境效益。

技术领域

本发明涉及生物炭的改性与活化领域，具体为一种高吸附性能污泥基生物炭的制备及活化方法。

背景技术

活性炭是一种黑色多孔的固体炭质，由煤通过粉碎、成型或用均匀的煤粒经炭化、活化生产。主要成分为碳，并含少量氧、氢、硫、氮、氯等元素。普通活性炭的比表面积在500～1700m²/g间。具有很强的吸附性能，为用途极广的一种工业吸附剂。目前现有技术按生产原料可划分为煤基活性炭、木质活性炭、果壳活性炭等。此类工艺在生产过程中将煤、木屑、果壳等生物质经过煅烧炭化和活化，生成生物炭。此类方法的弊端在于制备过程中产生烟气对环境污染严重，并且活性炭制备成本偏高，企业难以承受高额费用。

另外，目前市面上现有的污泥炭化技术，将污泥经过厌氧热解后，产生出来的生物炭吸附性能差，碘值和四氯化碳吸附率等参数指标难以达到要求。用于废水废气的处理中，对污染物的去除率较低。因此，产品的利用率较低。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供一种高吸附性能污泥基生物炭的制备及活化方法。

本发明的技术方案是提供一种高吸附性能污泥基生物炭的制备及活化方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）对污泥干化处理，干化后污泥含水率在15%-25%；

（2）炭化处理：干污泥在经过干化后，通过炭化炉进行炭化，通过氮气缓冲，经过裂解、脱氢、还原反应，产生生物炭；

（3）活化处理：生物炭产生后，保持原有温度直接进入活化炉，活化炉温度770~980℃，活化炉内通入水蒸气，蒸汽比范围为1:1~1.5，停留时间为1.2~2h，将炭化炉中的生物炭进行活化制成活性炭；

（4）冷却处理：活性炭产品产出后，温度与原有炉温相近，对活性炭产品进行冷却，冷却至40~60℃而后进行产品的收集。

优选的，所述步骤（3）中，活化炉温度分别选取800℃、850℃、900℃、950℃。

优选的，所述步骤（3）中，蒸汽比选用1:1、1：1.2、1：1.5。

优选的，所述步骤（3）中，活化反应通过以下三个阶段达到活化造孔的效果：

S1、污泥炭化时形成的但却被无序的碳原子及杂原子所堵塞的孔隙的打开，即高温下，活化气体首先与无序碳原子及杂原子发生反应；

S2、打开的孔隙不断扩大、贯通及向纵深发展，孔隙边缘的碳原子由于具有不饱和结构，易于与活化气体发生反应，从而造成孔隙的不断扩大和向纵深发展；

S3、新孔隙的形成：随着活化反应的不断进行，新的不饱和碳原子或活性点则暴露于微晶表面，于是这些新的活性点又能同活化气体的其它分子进行反应，微晶表面的这种不均匀的燃烧就不断地导致新孔隙的形成。

优选的，所述步骤（1）中，污泥干化温度180~220℃，停留30~50min。

优选的，所述步骤（2）中，干污泥炭化温度500~580℃，停留1.8~2.5h，升温速率15℃/min。