[发明专利]制革污泥在废水降解中的应用

说明书

本发明属于固体废弃物处理处置及资源化技术领域，公开了一种制革污泥在废水降解中应用。应用的方法为将制革污泥热解后得到的生物炭用于废水降解。本发明利用制革污泥生物炭独特的功能结构（如比表面积含氧官能团、石墨碳、金属成分等），可以为多相催化系统提供很多的活性位点，有效活化过硫酸盐产生SO₄^‑•和•OH和¹O₂等活性氧物质（ROS），实现水介质中多种污染物的有效降解，为制革污泥的资源化利用提供了新的思路。

技术领域

本发明涉及固体废弃物处理处置及资源化技术领域，尤其涉及制革污泥在废水降解中应用。

背景技术

制革工业是我国轻工业的支柱产业，现阶段，我国皮革制品的产量位居世界第一，国际市场占有率超过50 %，是名副其实的世界皮革生产、加工和贸易中心。然而，制革工业在带来巨大的经济效益的同时，也带来一定的环境污染问题，主要包括废水、污泥和废气带来的污染。据统计，制革行业每年产生的制革污泥废弃物 (含水率70 %左右) 超过100万吨，且每年的污泥产量仍以10 %左右增长。制革污泥中富含有机质，极易腐化发臭，同时还可能含有大量病原体、寄生虫和重金属铬等有毒有害物质，有着一定的环境风险，因此被归类为危险废弃物。

目前，制革污泥常用的处理方法一般分为两大类，一类是传统的直接处理路线，包括海洋倾倒，卫生填埋等；另一类是这些年兴起的资源化利用路线主要为建材利用、土地利用、厌氧产沼气、能源利用等。这些方法均存在很大的环境隐患及不利于实际应用。

发明内容

为解决背景技术中的问题，本发明利用生物质热解技术制备的制革污泥生物炭（tannery sludge biochar，TSBC），活化过硫酸盐（PS）来降解废水，形成一种“以废治废”的研究思路，为制革行业的绿色发展提供技术支撑。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

制革污泥在废水降解中的应用，所述应用的方法为将制革污泥热解后得到的生物炭用于废水降解。

进一步地，所述将制革污泥热解的具体方法包含：

将制革污泥烘干，在N₂氛围保护下，以5~10 ℃/min的升温速度升至热解温度，保温2~4 h得到中间物；以及

将中间物却至室温，用去离子水冲洗后，在40~80 ℃烘干。

进一步地，所述热解温度为300~800 ℃。此热解温度可以为300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃等；优选地，热解温度为500℃。

进一步地，所述废水降解是用所述生物炭活化过硫酸盐来实现废水降解。

进一步地，过硫酸盐的浓度为0.1~10 mM。

进一步地，所述废水的主要成分为四环素时，所述生物炭与四环素的质量比为1：（2000~10000）。

进一步地，所述四环素的浓度为50 mg/L，pH为3~11。

进一步地，所述生物炭活化过硫酸盐对四环素的降解率可达99.8%。

生物质热解技术是目前固体废弃处理处置研究中兴起的热点技术之一，其能在无氧或缺氧状态下，将富含碳的生物质（如农作物秸秆、木屑、果壳、动物生物质、污泥等）高温热解转化生物炭。生物炭作为一类具有发达孔隙结构、丰富表面官能团和高度芳香化的碳材料已被应用于厌氧发酵、土壤改良、废气净化和污水处理等多个领域。另外，据报道，污泥在氮气氛围下热解可有效杀灭病原体、减少有害气体产生，并且有利于污泥中的重金属的稳定化和无害化。基于此，本发明首次将生物质热解技术应用于制革污泥的处理中，不仅能解决制革污泥减量化、无害化处理的难题，而且制革污泥中丰富的有机质也会转化为生物炭从而实现资源化利用。