[发明专利]一种利用造纸污泥制备的活性炭吸附剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种利用造纸污泥制备活性炭吸附剂的方法，以造纸污泥为原料，以ZnCl2、KOH为活化剂制备活性炭吸附剂，通过对污泥的脱水、干燥、研磨，再用活化剂振荡浸渍、干燥、高温热解炭化、漂洗、干燥，得到活性炭吸附剂成品。活性炭吸附剂在对品红吸附脱色时，最佳投加量为150mg，最佳反应时间为40min。

技术领域

本发明涉及固体废弃物资源化利用处置技术领域，具体涉及一种利用造纸污泥制备活性炭吸附剂的方法及应用。

背景技术

污泥是城市污水处理过程中产生的副产物。目前，污泥改性制备活性炭已有了一些基础性的研究。活性炭具有很强的吸附性能力主要是因为其比表面积高和内部发达的空隙结构。由于社会的快速发展，能源的需求量越来越高，继而间接导致活性炭制作成本升高，故在充分利用农作物秸秆、纸浆废液、有机废弃物等含碳物质制造价格低廉的活性炭方面的研究受到重视。近年来，国内外出现了许多用活性污泥作为活性炭原料的报道和研究。目前，国内外污泥碳质吸附剂的制备方法主要分为四种：碳化法、物理活化法、化学活化法、物理化学活化法。碳化法制备工艺虽然简便快捷，但是制成的碳化产品因没有经过活化这一步，孔隙不均匀，吸附效果不理想，品质较差；物理活化法要求的温度高，能耗大，原料中碳量损耗大，制备的活性炭吸附性能较差；物理化学活化法虽然制备的活性炭吸附性能好，但其对生产设备要求严格，不易操作。相比而言化学活化法制备效果就显得比较好了，虽说活化剂本身或在活化过程中会产生有腐蚀性的物质，具有腐蚀设备和污染环境的缺陷，但其最大的优点是活化剂与活化工艺条件较易控制，且制备工艺较为成熟。

发明内容

本发明的目的之一是针对能源的需求量越来越高，继而间接导致活性炭制作成本升高，利用造纸污泥和化学活化发的优点，提出一种利用造纸污泥制备活性炭吸附剂的方法。

本发明的目的之二是提供一种利用造纸污泥制备活性炭吸附剂在染料品红吸附中的方法。

为实现本发明目的所采用的技术方案为：一种利用造纸污泥制备的活性炭吸附剂，以造纸污泥为原料，以ZnCl₂、KOH为活化剂，将造纸污泥与活化剂混合，震荡反应后，烘干，用HCl溶液洗涤后，烘干得到活性炭吸附剂。

一种利用造纸污泥制备活性炭吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

1)将造纸污泥置于高速沉降离心脱水机中脱水，取离心后的污泥烘干，再经过研钵研磨成粉末、过筛，得到预处理后的造纸污泥；

2)向将步骤1)中得到的造纸污泥粉末中加入ZnCl₂、KOH活化剂，在振荡器中进行震荡浸渍活化处置18h，离心分离，去除上层清液，将下层污泥置于烘箱中100℃干燥1h，再置于马弗炉中，隔绝空气，升温至热解温度，进行炭化，得到活性炭吸附剂粗产品；

3)将步骤2)中得到的粗产品用洗涤液反复冲洗，以除去残留的活化剂和其他杂质，干燥得到活性炭吸附剂。

上述的制备方法，步骤1)中，造纸污泥在高速沉降离心脱水机中以3000r/min脱水20min，造纸污泥烘干是在烘箱中以90-100℃干燥1-3h。

上述的制备方法，步骤2)中，按摩尔比，ZnCl₂：KOH＝1:1-5。

上述的制备方法，步骤2)中，预处理后的造纸污泥粉末与活性剂的质量比为1：0.5-4。

上述的制备方法，步骤2)中，所述热解温度为600-650℃，升温速率为15-25℃/min，碳化时间为1-2h。

上述的制备方法，步骤3)中，所述洗涤液分别为3mol/L的HCl溶液和70-80℃蒸馏水。

上述的制备方法，步骤3)中，所述的干燥为100-110℃干燥5-10h。

上述的一种利用造纸污泥制备的活性炭吸附剂在吸附染料中的应用。