[发明专利]负载铜锰氧化物的污泥基活性炭及其制备方法和应用

说明书

本发明提出一种负载铜锰氧化物的污泥基活性炭及其制备方法和应用，属于污泥基活性炭技术领域，其制备过程简单快捷，克服了先制备活性炭、再进行负载改性的传统制备方法的众多不足，应用于有机污染物处理时，具有良好的处理效果。该负载铜锰氧化物的污泥基活性炭的制备方法为：将原始污泥干燥至恒重，得到干污泥；向干污泥中加入活化剂溶液，搅拌均匀后静置浸渍，将固液混合物干燥至恒重，得到活化污泥；根据铜锰氧化物的设计负载量，向制得的活化污泥中加入可热分解的含氧铜盐和含氧锰盐，混合均匀后，得到复合前驱体；以惰性气体为保护气，对制得的复合前驱体进行炭化，得到粗炭料，清洗粗炭料，干燥后即得负载铜锰氧化物的污泥基活性炭。

技术领域

本发明属于污泥基活性炭技术领域，尤其涉及一种负载铜锰氧化物的污泥基活性炭及其制备方法和应用。

背景技术

活性炭作为典型的多孔吸附碳材料，具有发达的比表面积、复杂的孔道结构和三维立体的孔道分布，对于有机污染物尤其是苯系物表现出良好的吸附性能，商业活性炭的制备最早主要以煤炭、木材、果核、椰壳、甘蔗剩余残渣、植物秸秆等为原料，而剩余活性污泥中富含大量的微生物菌体和难分解的有机物等多种碳源，挥发分、含碳量和热值较高，因而，近年来利用污水处理厂的剩余活性污泥制备污泥基活性炭(SAC，Sludge-basedactivated carbon)的研究逐渐增多。

为了提高SAC的吸附效果，前人做出了众多研究，在SAC上负载金属氧化物就是其中一种有效方法。前人在此方面的研究中，多采用先制备、再改性的方法，即采用最佳条件制备出SAC成品，再使用溶液浸渍法使金属氧化物负载到活性炭上，其中，“溶液浸渍法”是指采用硝酸盐、草酸盐、氯化物、硫化物或金属有机化合物等盐类物质，通过长时间浸渍处理、超声分散、静置沉淀，然后干燥焙烧后得到负载金属氧化物的改性SAC。然而，这种先制备、再改性的制备方法，制备过程繁琐；而且，溶液浸渍步骤中，溶剂的选择、用量、浓度等因素会对金属氧化物的分散状态造成影响，溶剂分子和金属离子还存在竞争吸附作用，也会对影响金属氧化物的分散状态。

发明内容

本发明的目的在于提出一种负载铜锰氧化物的污泥基活性炭及其制备方法和应用，该负载铜锰氧化物的污泥基活性炭通过“固相混匀法”，直接利用原始污泥一步制成，其制备过程简单快捷，克服了先制备活性炭、再进行负载改性的传统制备方法的众多不足，其应用于有机污染物处理时，具有良好的处理效果。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种负载铜锰氧化物的污泥基活性炭的制备方法，包括如下步骤：

预处理：将原始污泥干燥至恒重，得到干污泥；

浸渍活化剂：向所述干污泥中加入活化剂溶液，搅拌均匀后静置浸渍，浸渍充分后将固液混合物干燥至恒重，得到活化污泥；

制备复合前驱体：根据铜锰氧化物的设计负载量，向制得的活化污泥中加入可热分解的含氧铜盐和含氧锰盐，混合均匀后，得到复合前驱体；

炭化处理：以惰性气体为保护气，对制得的复合前驱体进行炭化，得到粗炭料，清洗所述粗炭料，干燥后即得负载铜锰氧化物的污泥基活性炭。

作为优选，所述浸渍活化剂步骤中，所述活化剂为ZnCl₂、H₃PO₄或KOH中的任意一种。

作为优选，所述浸渍活化剂步骤中，所述活化剂溶液的浓度为2～6mol/L，浸渍活化剂时的固液比为1:1～1:4g/mL。

作为优选，所述浸渍活化剂步骤中，静置浸渍时间为至少20h。

作为优选，所述浸渍负载物前驱体步骤中，所述可热分解的含氧锰盐为MnC₂O₄，所述可热分解的含氧铜盐为CuC₂O₄。