污泥基活性炭及其生產(chǎn)方法和在電鍍含鉻廢水中的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種污泥基活性炭及其生產(chǎn)方法和在電鍍含鉻廢水中的應(yīng)用，其特征是污泥經(jīng)干燥、活化、微波處理、洗滌、烘干步驟后制備而成；所述污泥活性炭揮發(fā)分13﹪～29﹪，灰分32﹪～50.1﹪，固定碳28.79﹪～43.56﹪，比表面積260m2/g～450m2/g，平均孔徑為3.179nm；在電鍍含鉻廢水處理中，污泥活性炭用作吸附劑；其生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單，采用微波加熱蒸氣活化法生產(chǎn)的污泥基活性炭表面積顯著擴(kuò)大，吸附性能良好，不僅成本低廉，同時(shí)，變廢為寶，解決了污泥處置這一難題，實(shí)現(xiàn)了污泥的資源化。
【專利說(shuō)明】污泥基活性炭及其生產(chǎn)方法和在電鍍含鉻廢水中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種活性炭及生產(chǎn)方法和電鍍含鉻廢水的處理，具體地說(shuō)是一種污泥基活性炭及其生產(chǎn)方法和在電鍍含鉻廢水中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]電鍍行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的含鉻廢水，主要以六價(jià)及三價(jià)兩種價(jià)態(tài)穩(wěn)定存在Cr (VI)是一種急性致癌物質(zhì)，毒性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Cr (III)，控制含Cr (VI)廢水的排放及對(duì)廢水中Cr(VI)的去除已成為環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前，含Cr (VI)廢水的主要處理方法有化學(xué)法，吸附法，電解還原法，生物法等。吸附法具有操作簡(jiǎn)單、工藝成熟、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，常用于去除廢水中的Cr(VI)。
[0003]活性炭是一種能有效處理含鉻廢水的吸附劑，一般采用煤和木材等不可再生或昂貴的資源制備活性炭，其價(jià)格昂貴，處理成本高。而在城市污水處理廠中，活性污泥(sludge)是污水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的副產(chǎn)品，含有大量的有機(jī)物、腐殖質(zhì)等可利用資源，經(jīng)過(guò)一定的處理后，可轉(zhuǎn)化成良好的吸附材料。目前，其制備工藝包括炭化、活化兩步。氣體活化法(水蒸氣法)是除去固定在構(gòu)成的碳素骨架間的碳化氫，形成多孔結(jié)構(gòu)。加熱法是從原料外部開(kāi)始，經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間才能從表及里形成微孔，且不能形成新的微孔，因此微孔數(shù)有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種污泥基活性炭及其生產(chǎn)方法和在電鍍含鉻廢水中的應(yīng)用，其污泥基活性炭表面積顯著擴(kuò)大，吸附性能良好。
[0005]本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的的，一種污泥基活性炭，污泥經(jīng)干燥、活化、微波處理、洗滌、烘干步驟后制備而成；所述污泥活性炭揮發(fā)分13 %?29 %，灰分32%?50.1 %，固定碳28.79 %?43.56 %，比表面積260m2/g?450m2/g，平均孔徑為3.179nm/g0
[0006]一種污泥基活性炭生產(chǎn)方法，它包括下列步驟:
⑴將污泥在105 °C下恒溫干燥12h?24h，干燥至含水率10 %以下，研磨，過(guò)篩，得到粒徑為1.0 mm?3.0 mm的污泥顆粒；
⑵以重量計(jì)，按照1:1?2的固液比，將步驟⑴制備的污泥顆粒加入濃度為40 %磷酸溶液，充分?jǐn)嚢杌旌喜⒔?2h?24h后，對(duì)上清酸液進(jìn)行回收，活化后的污泥用中性濾紙進(jìn)行浙干后放入石英玻璃容器中；
⑶將步驟⑵制備的活化污泥進(jìn)行微波處理，處理后，先用70°C以上熱水進(jìn)行充分浸洗，然后再用蒸餾水進(jìn)行充分洗滌，使其PH值大于5 ；
⑷將步驟⑶處理后的活化污泥放入烘箱，烘干至含水率10 %以下，研磨，過(guò)篩，制得粒徑<0.9 mm的污泥活性炭顆粒，放入干燥器中保存?zhèn)溆?；所述污泥活性炭揮發(fā)分13 %?29%，灰分32 %?50.1 %，固定碳28.79 %?43.56 %，比表面積260m2/g?450m2/g,平均孔徑為3.179 nm。
[0007]本發(fā)明在步驟⑴中，所述污泥的揮發(fā)分43.5 %?60.1 %，灰分32.3 %?48.7 %，固定碳7 %?10 %。
[0008]本發(fā)明在步驟⑶中，所述微波處理的條件為微波功率550W，在空氣流量100 mL/min的情況下，微波福照330s。
[0009]本發(fā)明在步驟⑷中，烘干溫度為105 °C?120 °C。
[0010]一種污泥基活性炭在電鍍含鉻廢水中的應(yīng)用，在電鍍含鉻廢水處理中，污泥活性炭用作吸附劑，取IOOmL初始濃度為15mg/L?300mg/L的六價(jià)鉻溶液，調(diào)節(jié)pH至2.0?
5.0，加入污泥活性炭0.2g，反應(yīng)60min?180min，取上清液，采用分光光度法測(cè)定溶液中殘余六價(jià)鉻的濃度，吸附去除率為95.3±4.2 %。
[0011]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明較好的實(shí)現(xiàn)了發(fā)明目的，其生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單，采用微波加熱蒸氣活化法生產(chǎn)的污泥基活性炭表面積顯著擴(kuò)大，吸附性能良好，不僅成本低廉，同時(shí)，變廢為寶，解決了污泥處置這一難題，實(shí)現(xiàn)了污泥的資源化。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0013]實(shí)施例1:
一種污泥基活性炭，污泥經(jīng)干燥、活化、微波處理、洗滌、烘干步驟后制備而成；所述污泥活性炭揮發(fā)分13 %?29 %，灰分32 %?50.1 %，固定碳28.79 %?43.56 %，比表面積 260m2/g ?450m2/g,平均孔徑為 3.179 nm。
[0014]一種污泥基活性炭生產(chǎn)方法，它包括下列步驟:
⑴將污泥在105 °C下恒溫干燥12h?24h (本實(shí)施例為20h)，干燥至含水率10 %以下，研磨，過(guò)篩，得到粒徑為1.0 mm?3.0 mm的污泥顆粒；
本發(fā)明在步驟⑴中，所述污泥的揮發(fā)分43.5 %?60.1 %，灰分32.3 %?48.7 %，固定碳7 %?10 %。
[0015]本實(shí)施例污泥的揮發(fā)分56.98 %，灰分34.27 %，固定碳8.75 %。
[0016]⑵以重量計(jì)，按照1:1?2 (本實(shí)施例為1:1.5)的固液比，將步驟⑴制備的污泥顆粒加入濃度為40 %磷酸溶液，充分?jǐn)嚢杌旌喜⒔?2h?24h (本實(shí)施例為20h)后，對(duì)上清酸液進(jìn)行回收，活化后的污泥用中性濾紙進(jìn)行浙干后放入石英玻璃容器中；
⑶將步驟⑵制備的活化污泥進(jìn)行微波處理，處理后，先用70°C以上熱水進(jìn)行充分浸洗，然后再用蒸餾水進(jìn)行充分洗滌，使其PH值大于5 ；
本發(fā)明在步驟⑶中，所述微波處理的條件為微波功率550W，在空氣流量100 mL/min的情況下，微波輻照330s。
[0017]由于將磷酸作為活化劑，不僅起到脫水的作用，同時(shí)，還能影響熱分解和抑制揮發(fā)物的形成，從而提高了碳的產(chǎn)率。磷酸活化-微波加熱污泥過(guò)程中，由于部分有機(jī)物揮發(fā)，部分有機(jī)物被固定，從而將污泥轉(zhuǎn)化成了活性炭。
[0018]⑷將步驟⑶處理后的活化污泥放入烘箱，烘干至含水率10 %以下，研磨，過(guò)篩，制得粒徑< 0.9 mm的污泥活性炭顆粒，放入干燥器中保存?zhèn)溆?；所述污泥活性炭揮發(fā)分13% ?29 %，灰分 32 % ?50.1 %，固定碳 28.79 % ?43.56 %，比表面積 260m2/g ?450m2/g，平均孔徑為3.179 nm。
[0019]本發(fā)明在步驟⑷中，烘干溫度為105 °C~120 V (本實(shí)施例為115 V)。
[0020]本實(shí)施例污泥活性炭揮發(fā)分29 %，灰分42.19 %，固定碳28.79 %，比表面積28lm2/g?孔徑≥50nm的大孔、2nm <孔徑< 50nm的中孔、孔徑< 2nm的小孔的容積分別為 47.16X1(T3 cm3/g、108.85X10_3 cm3/g、57.44Χ 1(T3 cm3/g，平均孔徑為 3.179 nm，碘值345mg/g0
[0021]一種污泥基活性炭在電鍍含鉻廢水中的應(yīng)用，在電鍍含鉻廢水處理中，污泥活性炭用作吸附劑，取IOOmL初始濃度為15mg/L~300mg/L (本實(shí)施例為30mg/L)的六價(jià)鉻溶液，調(diào)節(jié)pH至2.0~5.0 (本實(shí)施例為4.5)，加入污泥活性炭0.2g，反應(yīng)60min~180min(本實(shí)施例為90min)，取上清液，采用分光光度法測(cè)定溶液中殘余六價(jià)鉻的濃度，吸附去除率為98.7 %。
[0022]實(shí)施例2:
本發(fā)明在步驟⑴中，本實(shí)施例污泥的揮發(fā)分52.18 %，灰分43.27 %，固定碳9.25 %。
[0023]本發(fā)明在步驟⑷中，本實(shí)施例污泥活性炭揮發(fā)分25 %，灰分38.19 %，固定碳33.59 % ,比表面積314m2/g,孔徑> 50nm的大孔、2nm <孔徑< 50nm的中孔、孔徑< 2nm的小孔的容積分別為 46.26X 10 3 cm3/g、110.55X 10 3 cm3/g>55.64X 10 3 cm3/g，平均孔徑為
3.134 nm,碘值 348mg/g。
[0024]在電鍍含鉻廢水處理中，污泥活性炭用作吸附劑，取40mL初始濃度為32.92mg/L的六價(jià)鉻溶液，調(diào)節(jié)pH至4.0，加入污泥活性炭0.15g，反應(yīng)120min，取上清液，采用分光光度法測(cè)定溶液中殘余六價(jià)鉻的濃度，吸附去除率為99.5 %。
[0025]余同實(shí)施例1。
【權(quán)利要求】
1.一種污泥基活性炭，其特征是污泥經(jīng)干燥、活化、微波處理、洗滌、烘干步驟后制備而成；所述污泥活性炭揮發(fā)分13 %?29 %，灰分32 %?50.1 %，固定碳28.79 %?43.56%，比表面積260 m2/g?450m2/g，平均孔徑為3.179 nm。
2.一種污泥基活性炭生產(chǎn)方法，其特征是它包括下列步驟: ⑴將污泥在105 °C下恒溫干燥12h?24h，干燥至含水率10 %以下，研磨，過(guò)篩，得到粒徑為1.0 mm?3.0 mm的污泥顆粒； ⑵以重量計(jì)，按照1:1?2的固液比，將步驟⑴制備的污泥顆粒加入濃度為40 %磷酸溶液，充分?jǐn)嚢杌旌喜⒔?2h?24h后，對(duì)上清酸液進(jìn)行回收，活化后的污泥用中性濾紙進(jìn)行浙干后放入石英玻璃容器中； ⑶將步驟⑵制備的活化污泥進(jìn)行微波處理，處理后，先用70°C以上熱水進(jìn)行充分浸洗，然后再用蒸餾水進(jìn)行充分洗滌，使其PH值大于5 ； ⑷將步驟⑶處理后的活化污泥放入烘箱，烘干至含水率10 %以下，研磨，過(guò)篩，制得粒徑<0.9 mm的污泥活性炭顆粒，放入干燥器中保存?zhèn)溆?；所述污泥活性炭揮發(fā)分13 %?29%，灰分32 %?50.1 % ,固定碳28.79 %?43.56 % ,比表面積260m2/g?450m2/g,平均孔徑為3.179nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的污泥基活性炭生產(chǎn)方法，其特征是在步驟⑴中，所述污泥的揮發(fā)分43.5 %?60.1 %，灰分32.3 %?48.7 %，固定碳7 %?10 %。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的污泥基活性炭生產(chǎn)方法，其特征是在步驟⑶中，所述微波處理的條件為微波功率550W，在空氣流量100 mL/min的情況下，微波輻照330s。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的污泥基活性炭生產(chǎn)方法，其特征是在步驟⑷中，烘干溫度為105。。?120。。。
6.一種污泥基活性炭在電鍍含鉻廢水中的應(yīng)用，其特征是在電鍍含鉻廢水處理中，污泥活性炭用作吸附劑，取IOOmL初始濃度為15mg/L?300mg/L的六價(jià)鉻溶液，調(diào)節(jié)pH至`2.0?5.0，加入污泥活性炭0.2g，反應(yīng)60min?180min，取上清液，采用分光光度法測(cè)定溶液中殘余六價(jià)鉻的濃度，吸附去除率為95.3±4.2 %。
【文檔編號(hào)】B01J20/30GK103908949SQ201410170177
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】張偉, 蔣海燕, 楊柳 申請(qǐng)人:湖南城市學(xué)院