專利名稱：一種利用沼渣制備活性炭的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種利用沼渣制備活性炭的方法，更詳細(xì) 地說是利用沼氣發(fā)酵剩余的沼渣經(jīng)過一步法或兩步法處理后，得到一種高比表面的活性 炭。
背景技術(shù)：
活性炭是一種具有高度發(fā)達(dá)孔隙結(jié)構(gòu)和極大比表面積的多孔炭材料，吸附能力 強(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性好、機(jī)械強(qiáng)度高、使用失效后易再生等特點(diǎn)。活性炭作為一種優(yōu)良的吸附劑 及催化劑載體，早已廣泛應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)、食品加工、交通能源、醫(yī)療衛(wèi)生、農(nóng)業(yè)、國防等領(lǐng) 域，以及環(huán)境保護(hù)和人類生活等各個(gè)方面，如美國環(huán)保署(USEAP)飲用水標(biāo)準(zhǔn)的64項(xiàng)有機(jī) 污染物指標(biāo)中，有51項(xiàng)將活性炭列為最有效技術(shù)(BAT)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和國民經(jīng)濟(jì) 的發(fā)展，特別是近年來各國政府都加強(qiáng)了對環(huán)境的保護(hù)和治理力度，進(jìn)一步推動(dòng)了活性炭 的研究與開發(fā)，出現(xiàn)了許多具有特殊功能的新型活性炭材料，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大，活性炭 這一古老而新穎的材料已顯示出良好的發(fā)展前景。目前，世界范圍內(nèi)活性炭的生產(chǎn)量和使用量正不斷擴(kuò)大，2003年世界活性炭年消 費(fèi)量超過70萬噸，并以每年15%的速度遞增。西方一些發(fā)達(dá)國家在環(huán)保方面的人均活性炭 需求量達(dá)到300 400g/年。由于美國環(huán)保法律的嚴(yán)格實(shí)施，近年來用于環(huán)保的活性炭以 平均25%的速度增長。我國活性炭年產(chǎn)量已突破21萬噸，取代美國(15 17萬噸)成為 世界第一活性炭生產(chǎn)大國；活性炭出口量也逐年上升，2002年出口 15萬噸，已穩(wěn)居世界首 位。因此，活性炭工業(yè)的發(fā)展有著極大的前景。早期制備活性炭的主要原料是煤、木材、鋸末、果殼等，隨著社會(huì)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)， 國家對自然林實(shí)行禁伐，致使木材、木炭的來源萎縮，使制備活性炭的原料受到很大限制， 價(jià)格也呈上漲趨勢。近年來，活性炭原料有兩種發(fā)展趨勢一種是制造應(yīng)用量大而廣、性能 一般但價(jià)格低廉的活性炭，多采用簡單易得的低成本原料，如石油廢料、廢舊塑料、廢舊皮 革、造紙廢料等；另一種是制造性能優(yōu)良具有特殊用途的高性能活性炭，多使用特制高價(jià)原 料。生物質(zhì)物料經(jīng)過沼氣發(fā)酵后，除生成以甲烷和二氧化碳為主要成分的沼氣外，還 有發(fā)酵剩余物沼液與沼渣。沼渣的主要成分是有機(jī)質(zhì)和腐殖酸，目前其主要用作肥料。但 對于大型沼氣工程，每天產(chǎn)生大量的沼渣，僅將其用作肥料，不僅不能使其物盡所用，還會(huì) 造成新的二次污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有沼渣利用技術(shù)的不足之處而提出一種利用沼渣制 備活性炭的方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種利用沼渣制備活性炭的方法，采用沼氣發(fā)酵 后產(chǎn)生的沼渣在500-900°C中直接炭化制成。
本發(fā)明還可以將沼渣先經(jīng)氫氧化鉀、磷酸、水蒸氣或(X)2活化，然后于500-700°C中 炭化制成；炭化后再用水清洗至PH為6. 5-7后于100-120°C干燥。所述的方法中，可以先將沼渣粉碎為0. Olmm 0. Icm的粒徑，再炭化。所述的方法中，炭化是在反應(yīng)爐中進(jìn)行。所述的方法中，沼氣發(fā)酵后產(chǎn)生的沼渣為牛糞、秸稈、羊糞等生物質(zhì)原料的一種或 幾種，經(jīng)過沼氣發(fā)酵后，產(chǎn)生的固體廢棄物。本發(fā)明具有制備簡單、材料產(chǎn)率高、成本低廉、效果好等優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供的利用沼渣制備活性炭的方法，是采用沼氣發(fā)酵產(chǎn)生的沼渣經(jīng)過一步 法或兩步法制備而成。本發(fā)明的沼渣為牛糞、秸稈、羊糞等生物質(zhì)原料的一種或幾種，經(jīng)過沼氣發(fā)酵后， 產(chǎn)生的固體廢棄物。本發(fā)明的一步法活性炭制備方法，是將沼氣發(fā)酵產(chǎn)生的沼渣在500-900°C的反應(yīng) 爐中直接炭化制成。本發(fā)明的兩步法活性炭制備方法，是將沼渣先經(jīng)過氫氧化鉀、磷酸、水蒸氣或(X)2 活化，然后在500-700°C的反應(yīng)爐中制備而成。本發(fā)明的沼S的粒徑為0. Olmm 0. 1cm。下面通過實(shí)施例對本發(fā)明所述的技術(shù)給予進(jìn)一步詳細(xì)的說明。實(shí)施例1 沼渣一步制備活性炭取奶牛糞沼氣發(fā)酵后產(chǎn)生的沼渣，風(fēng)干，研磨，過篩，使其粒徑為0. 1mm，將其放入 馬弗爐中，以18°C /min的升溫速度，升溫至300°C后恒溫15min，然后繼續(xù)升溫至500°C并 恒溫50min，冷卻取出后，即得到活性炭材料。 實(shí)施例2 沼渣兩步制備活性炭取奶牛糞沼氣發(fā)酵后產(chǎn)生的沼渣(掃描電鏡圖如

圖1所示)，風(fēng)干，研磨，使其粒徑 為0. 1mm，用3. 5倍其質(zhì)量的磷酸溶液浸漬1 后，以30°C /min的升溫速率加熱到500°C下 并保溫30min，保溫結(jié)束后采用溫度為80°C的熱自來水進(jìn)行漂洗，使物料的pH值為6. 5-7, 再在120°C下烘干2h，最后粉碎得到活性炭，得到的活性炭的掃描電鏡圖如圖2所示。實(shí)施例3 沼渣制備的活性炭對次甲基藍(lán)的吸附動(dòng)力學(xué)曲線在250mL三角瓶中加入160mL濃度分別為10、20、40、60mg/L的次甲基藍(lán)溶液，稱 取0. 3g/L實(shí)施例2所制備的活性炭，加入到三角瓶中，在25°C水浴下振蕩。在不同時(shí)間間 隔取樣、離心，取上清液在665nm處測定吸光度。得到沼渣制備的活性炭對次甲基藍(lán)的吸附 動(dòng)力學(xué)曲線如圖3所示。
權(quán)利要求
1.一種利用沼渣制備活性炭的方法，采用沼氣發(fā)酵后產(chǎn)生的沼渣在500-900°C中直接 炭化制成。
2.一種利用沼渣制備活性炭的方法，沼渣經(jīng)氫氧化鉀、磷酸、水蒸氣或(X)2活化，于 500-700°C中炭化制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，炭化后用水清洗至pH為6.5-7再于100-120°C干燥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，炭化前將沼渣粉碎為0.Olmm 0. Icm的粒徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述炭化是在反應(yīng)爐中進(jìn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述沼氣發(fā)酵后產(chǎn)生的沼渣為牛糞、秸稈、、豬 糞、羊糞等生物質(zhì)原料的一種或幾種，經(jīng)過沼氣發(fā)酵后，產(chǎn)生的固體廢棄物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用沼渣制備活性炭的方法，采用沼氣發(fā)酵后產(chǎn)生的沼渣在500-900℃中直接炭化制成，或沼渣炭化前先經(jīng)過氫氧化鉀、磷酸、水蒸氣或CO2活化。發(fā)明的活性材料可廣泛應(yīng)用于水處理、食品、化工等行業(yè)的吸附過程。
文檔編號(hào)C01B31/10GK102134070SQ20101010016
公開日2011年7月27日 申請日期2010年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月25日
發(fā)明者師曉爽, 曾淑娟, 朱玉偉, 袁憲正, 邱艷玲 申請人:中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所