專利名稱：制漿造紙廠污泥制備活性炭的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制漿造紙廠污泥的處理與利用，尤其是一種利用制漿造紙廠污泥制備活性炭 的方法。
背景技術(shù)：
在制漿造紙廠廢水處理過程中會產(chǎn)生大量污泥，其組分一般為細小纖維、木質(zhì)素及其 衍生物和一些有機物質(zhì)，同時還含有大量的病原體、寄生蟲卵以及銅、砷、鉛、鋅、鋁、汞
等重金屬和難降解的有機污染物等有害成分。據(jù)估計，2006年全國約產(chǎn)生2000萬噸造紙污 泥，作為固體廢棄物的造紙污泥的處理與處置一直是制漿造紙企業(yè)面臨的難題。目前，造紙 污泥處理方法有投海、填埋、土地利用、焚燒等。投海對海洋生態(tài)環(huán)境和人類食物鏈造成嚴 重威脅，國際公約己明令禁止。填埋是目前被廣泛采用的處理方法，但因其存在著污染填埋 場附近地下水風險，污泥運輸和填埋場地建設(shè)費用較高，填埋場容量有限，土地資源閂益匱 乏等因素，使其逐漸被淘汰。污泥焚燒技術(shù)是將脫水污泥直接送入焚燒爐焚燒，是"最徹底" 的污泥處理方法，它能使有機物全部炭化，有效殺死病原體，最大限度地減少污泥體積，但 污泥焚燒投資大和運行費用高，絕對經(jīng)濟效益偏低，投資回收期長。
為了解決上述問題，實現(xiàn)造紙工業(yè)廢水污泥資源化，可以通過物理化學的途徑將污泥制 成價格低廉的活性炭吸附劑。制備活性炭的方法主要分為物理活化法和化學活化法?；瘜W活 化法是將原料和活化劑混合后直接活化， 一步完成炭化和活化；物理活化法則先需要炭化后 再活化?；瘜W活化法可分為ZnCl2法、KOH法、H3P04法及H2S04法等。ZnCl2法是我國生 產(chǎn)活性炭應(yīng)用得最廣泛的化學活化法，它主要以木屑為原料。利用城市污水廠污泥制備活性 炭，是上世紀80年代后期出現(xiàn)的一種新型利用途徑，其制備成本低，活性炭用途廣泛，可 以用于污水處理去除有毒有害物質(zhì)，具有良好的環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟效益，引起國內(nèi) 外研究人員的關(guān)注。申請?zhí)枮?00610117891.4的《濕污泥炭化吸附劑的制備方法》專利公 開了一種以城市污泥為原料制備活性炭的方法，該方法采用氯化鋅溶液進行活化，活化污泥 經(jīng)干燥處理后，置于高溫炭化爐中，以水蒸氣做保護氣進行熱解炭化，最后經(jīng)冷卻、洗滌、 烘干、制備得到炭化吸附劑。但使用制漿廠污泥制備活性炭目前國內(nèi)尚未見報道。由于造紙 污泥與城市污泥成分有所不同，造紙污泥的主要成分是纖維素和灰分，此外還含有填料、凝
聚劑和其它污染物，這些組成會嚴重影響活性炭的制備及產(chǎn)品效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用制漿造紙廠污泥制備活性炭、且工藝流程簡單， 能耗低，污染少，成本低，產(chǎn)品比表面積較大和孔徑分布較寬的方法。 本發(fā)明以如下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題
本發(fā)明的制漿造紙廠污泥制備活性炭的方法，具體包括以下步驟
a、 將制漿廠污泥進行干燥、粉碎、篩選；
b、 用濃度為1 6mol/L的活化劑(包括氯化鋅、硫酸、磷酸)溶液，取污泥與活化劑溶
液重量比為l: 1 4，浸漬12 48h后，脫水干燥；
c. 處理后的污泥放入熱解爐中，在缺氧狀態(tài)下升溫至400 70(TC進行活化，活化時間 為10 90min，升溫速率為10 40°C/min;
d. 產(chǎn)物經(jīng)冷卻后，在常溫下，視活化劑的不同用HCl溶液和NaOH溶液分兩階段浸漬、 或用NaOH溶液浸漬，用蒸餾水洗至中性、干燥得成品。
采用氯化鋅作為活化劑時，用10 20。/。HC1水溶液常溫下浸漬2~4h，蒸餾水漂洗至中性， 經(jīng)過濾后常溫下自然干燥制成酸改性產(chǎn)品，然后再將其用10~20%NaOH溶液常溫下浸漬 2~4h，蒸餾水漂洗至中性，最后經(jīng)干燥后制得活性炭產(chǎn)品。
采用硫酸或磷酸作為活化劑時，用10y。NaOH溶液常溫下浸漬2 4h，蒸餾水漂洗至中性， 最后經(jīng)干燥后制得活性炭產(chǎn)品。
本發(fā)明用制漿造紙廠污泥制備活性炭的方法，工藝流程簡單，能耗低，污染少，成本低， 活性炭的比表面積可達400 700 m、g"，具有良好吸附性能，為制漿造紙廠污泥的資源化利 用提供了一條可供選擇的新途徑。
具體實施例方式
實施例1
取制漿廠污泥放入烘箱中干燥至恒重,冷卻后粉碎，篩選出小于5mm的顆粒，然后加入 2mol/L的ZnCl2溶液。污泥與ZnCl2溶液的質(zhì)量比為l: 2.5，在室溫下浸漬48h后，離心分離 液體，干燥至恒重，處理后的污泥在熱解爐中升溫至40(TC進行炭化活化，活化時間為60min， 升溫速率為40'C/min。產(chǎn)物冷卻后，在常溫下分別用l(F。HCl溶液和l(mNaOH溶液浸漬2h后， 蒸餾水漂洗至中性，最后進行干燥制得活性炭。
制備出的活性炭BET表面積541.7 m、g"。其吸附特征為苯酚的去除率平均為60. 5%。
實施例2
取制漿廠污泥放入烘箱中干燥至恒重，冷卻后粉碎，篩選出小于5mm的顆粒,然后加入 4mol/L的ZnCl2溶液，污泥與ZnCl2溶液的質(zhì)量比為h 4，在室溫下浸漬12h后，離心分離液 體，干燥至恒重，處理后的污泥在熱解爐中升溫至70(TC進行炭化活化，活化時間為30min， 升溫速率為20。C/min，產(chǎn)物冷卻后，在常溫下分別用20y。HCl溶液和10。/。NaOH溶液浸漬4h后， 蒸餾水漂洗至中性，最后進行干燥制得活性炭。
制備出的活性炭BET表面積674.8 m2*g-'。其吸附特征為苯酚的去除率平均為68. 5%。
實施例3
取制漿廠污泥放入烘箱中干燥至恒重,冷卻后粉碎，篩選出小于5mm的顆粒,然后加入 5mol/L的H2S04溶液，污泥與H2S04溶液的質(zhì)量比為1: 3，在室溫下浸漬24h后，離心分離液 體，干燥至恒重，處理后的污泥在熱解爐中升溫至55(TC進行炭化活化，活化時間為30min， 升溫速率為15。C/min，產(chǎn)物冷卻后，在常溫下用20。/。NaOH溶液浸漬3h后，蒸餾水漂洗至中性， 最后進行干燥制得活性炭。
制備出的活性炭BET表面積512.5 m、g\其吸附特征為苯酚的去除率平均為56.8%。
實施例4
取制漿廠污泥放入烘箱中千燥至恒重，冷卻后用研磨磨碎，篩選出小于5mm的顆粒，然后 加入6mol/L的H3P04溶液，污泥與H3P(V溶液的質(zhì)量比為1: 4，在室溫下浸漬24h后，離心分 離液體，干燥至恒重，處理后的污泥在熱解爐中升溫至45(TC進行炭化活化，活化時間為 60min，升溫速率為20'C/min，產(chǎn)物冷卻后，在常溫下用1(^NaOH溶液浸漬4h后，蒸餾水漂 洗至中性，最后進行干燥制得活性炭。
制備出的活性炭BET表面積426.2 m、g-'。其物理特征為苯酚的去除率平均為48. 6%。
權(quán)利要求
1. 一種制漿造紙廠污泥制備活性炭的方法，其特征是包括如下步驟a、將制漿造紙廠污泥進行干燥并粉碎篩選；b、用濃度為1～6mol/L的活化劑，包括氯化鋅、硫酸、磷酸溶液，取污泥與活化劑溶液重量比為1:1～4，浸漬12～48h后，脫水干燥；c. 處理后的污泥放入熱解爐中，在缺氧狀態(tài)下升溫至400～700℃進行活化，活化時間為10～90min，升溫速率為10～40℃/min；d. 產(chǎn)物經(jīng)冷卻后，在常溫下，視活化劑的不同用HCl溶液和NaOH溶液分兩階段浸漬、或用NaOH溶液浸漬，用蒸餾水漂洗至中性、干燥得成品。
2. 如權(quán)利要求1所述的制漿造紙廠污泥制備活性炭的方法，其特征是活化劑采用氯化 鋅時，活化產(chǎn)物的處理采用如下步驟用10 20%HC1水溶液常溫下浸漬2 4h，蒸餾水漂 洗至中性，經(jīng)過濾后常溫下自然干燥制成酸改性產(chǎn)品，然后再將其用10 20。/。NaOH溶液常溫 下浸漬2 4h，蒸餾水漂洗至中性，最后經(jīng)干燥后制得活性炭產(chǎn)品。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制漿造紙廠污泥制備活性炭的方法，其特征是活化劑采用硫 酸或磷酸時，活化產(chǎn)物的處理采用如下步驟用10 20。/。NaOH溶液常溫下浸漬2 4h，蒸餾 水漂洗至中性，最后經(jīng)干燥后制得活性炭產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明的制漿造紙廠污泥制備活性炭的方法，將污泥干燥并粉碎篩選后，用氯化鋅或硫酸或磷酸的溶液浸漬，干燥；處理后的污泥放入熱解爐中，在缺氧狀態(tài)下升溫至400～700℃進行活化10～90min，升溫速率為10～40℃/min；活化產(chǎn)物經(jīng)冷卻后，用HCl和/或NaOH溶液浸漬，蒸餾水漂洗、干燥即得到活性炭。本發(fā)明的方法工藝流程簡單，能耗低，污染少，成本低，活性炭的中孔和微孔分布較寬、孔容較大，在污水處理方面表現(xiàn)出良好吸附性能，為制漿造紙廠污泥的資源化利用提供了一條可供選擇的新途徑。
文檔編號C01B31/08GK101391766SQ20081007385
公開日2009年3月25日 申請日期2008年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月21日
發(fā)明者劉世鋒, 孔海南, 孫全民, 張大磊, 王景全, 胡湛波 申請人:廣西大學