[发明专利]一种化学活化法制备造纸污泥碳质吸附剂方法和应用

说明书

本发明属于污水处理技术领域，具体公开一种造纸污泥碳质吸附剂，以造纸厂剩余活性污泥为原料，采用化学活化法制备了污泥碳质吸附剂，将造纸污泥浓缩、压榨、干燥，研磨过筛，得到污泥颗粒；将活化剂中加入到造纸污泥颗粒，浸渍，干燥；放入马弗炉中，炭化热解；将炭化热解后的污泥颗粒进行酸洗或碱洗，水洗至中性，干燥，粉碎研磨，过筛，得到造纸污泥碳质吸附剂。当ZnCl₂/KOH为1/1、固液比为1g/4ml、热解温度550℃、洗涤方式为80℃碱洗，此时吸附值为164.04mg/g，产率为52.38％；污泥含炭吸附剂投加量为0.2502g/L时性价比为最高。本发明为污泥的资源化利用多元化探索出了一条新途径，实现污泥资源化的持续利用，对城市环境的可持续改善具有重要意义。

技术领域

本发明涉及活化剂及废水处理技术领域，具体涉及一种造纸污泥碳质吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术

活性炭是一种具有特殊结构的微晶质炭，具有大量的孔隙和很大的比表面积，具有很强的选择性吸附能力。近年来因活性炭需求量剧增，且成本也较高，故利用农林废物纸浆废液有机废弃物等含碳物质，制造价格低廉的活性炭的探索也已越来越受重视。自20世纪70年代以来，国内外出现了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。

发明内容

本发明目的是为了克服上述存在的问题，选择一种化学制备的方法，效果相对较好，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。为污泥的资源化利用多元化探索出了一条新途径，在一定程度上促成解决污泥的出路问题，从而实现污泥资源化的持续利用，对城市环境的可持续改善具有重要意义。

为实现本发明目的所采用的技术方案为：一种化学活化法制备造纸污泥碳质吸附剂，制备方法包括如下步骤：

(1)将造纸污泥浓缩、压榨、干燥至含水率为5％，研磨过200目筛，得到污泥颗粒；

(2)将活化剂中加入到造纸污泥颗粒，浸渍0.5-3h，浸渍温度为10-35℃，干燥；

(3)将处理后的污泥颗粒放入马弗炉中，炭化热解；

(4)将炭化热解后的污泥颗粒进行酸洗或碱洗，水洗至中性，干燥，粉碎研磨，过200目筛，得到造纸污泥碳质吸附剂。

上述的一种化学活化法制备造纸污泥碳质吸附剂，步骤2)中，所述的活化剂为KOH、ZnCl₂的混合物。

上述的一种化学活化法制备造纸污泥碳质吸附剂，步骤2)中，按质量比，所述的KOH/ZnCl₂＝1/1。

上述的一种化学活化法制备造纸污泥碳质吸附剂，步骤2)中，按固液比，污泥：活化剂＝1g：4ml，所述的活化剂的浓度为5mol/L-10mol/L。

上述的一种化学活化法制备造纸污泥碳质吸附剂，按质量比，步骤3)中，炭化热解的温度为450-700℃，炭化热解的时间为50min。

上述的一种化学活化法制备造纸污泥碳质吸附剂，步骤3)中，所述的热解温度为550℃。

上述的一种化学活化法制备造纸污泥碳质吸附剂，步骤4)中，所述的洗涤温度为20-90℃，酸洗或碱洗的时间为10min。

上述任一项所述的化学活化法制备造纸污泥碳质吸附剂在处理造纸废水的污泥碳质上的应用。