本发明专利技术公开一种利用城市污泥制备磁性活性炭的方法，即将初沉池或二沉池的城市污泥置于一个具有阴、阳两极的电解槽中，加入硫酸钠后进行电解处理；电解处理后的城市污泥离心分离，所得滤饼控制温度为105℃干燥，得到的城市污泥前躯体在高纯氮气保护环境下，于管式炉中控制温度600-650℃进行炭化；炭化结束后自然冷却至室温，然后依次用浓度0.5moL/L的稀硫酸水溶液和去离子水反复洗涤，直至流出液pH恒定在6.1～6.7，控制温度65℃进行真空干燥即得磁性活性炭。该制备方法具有制备过程简单，生产成本较低的特点。所得磁性活性炭，其比表面积较高、孔径发达、磁性粒子在碳载体中分布均匀，具有较好的磁响应性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固体废物资源化处理领域，具体涉及。
技术介绍
近年来，随着我国城镇化速度的加快，城市污水处理率的提高，污泥的产量急剧增加。研究表明，污泥具有污染性与资源性的双重性质。首先，污泥若不经处理无序排放，将会污染地表水、地下水、土壤及大气环境；此外，污泥中含有大量有机质，如蛋白、多糖和纤维素等，又可以作为二次资源加以利用。目前，可行的污泥资源化利用技术包括污泥堆肥和土地利用、污泥厌氧产气、污泥作建材以及污泥热解产油或制备活性炭。污泥热解制备活性炭是上世纪80年代发展起来的一种污泥利用技术，其方法主要以活化联合热解的两段式工艺为主，其中，活化是污泥炭化成孔的重要手段，包括物理活化和化学活化法两种。然而，以物理活化法制备所得活性炭比表面积较低而采用化学活化法制得活性炭虽然品质较高，但活化试剂用量高、所得活性炭以比表面积为主要评价依据，产品性能单一。磁性活性炭由于具备磁响应性、更易于分离和使用，因而拥有更广的应用前景。目前，磁性活性炭的制备主要利用铁盐或亚铁盐溶液与活性炭共混再烧结的方法，不足的是该方法由于需要采用活化、热解加共混再烧结的两段式制备工艺，因此存在制备过程繁琐、成本高等缺点。同时，共混过程中亚铁盐不稳定，容易被氧化，其铁氧化物粒子生长在活性炭的外表面，容易堵塞活性炭孔道，使得复合材料比表面积降低，不利于实际应用。电化学法在污水处理领域应用较广，但在污泥活化制备磁性活性炭方面，目前还未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的为了解决上述的磁性活性炭制备过程繁琐、活化试剂成本高，所得活性炭磁性粒子在载体中分布不均、易团聚等技术问题而提供一种利用城市污泥为原料制备磁性活性炭的方法。本专利技术的技术方案 ，具体包括以下步骤: (I)、将初沉池或二沉池的城市污泥置于一个具有阴、阳两极的电解槽中，加入硫酸钠，然后进行电解处理20~60min ； 硫酸钠的加入量，按每升城市污泥中加入I~IOg硫酸钠，优选加入5g硫酸钠的比例计算; 所述的电解处理是用电动搅拌机搅拌控制转速为60~SOrpm或曝气搅动，电解电压为20~50V，电流为1.0~2.0A条件下进行电解； 所述的曝气搅动是采用空气泵通气搅拌，通气流量1.0~1.5L/min ；所述的具有阴阳两极的电解槽，阴、阳极板间距为2~5cm ; 所述的阴、阳极板，阴极板为钛板、阳极板为铁板； 所述的初沉池或二沉池的城市污泥，其含水率为99.0%~99.5% ； (2)、将电解处理后的城市污泥控制转速为3000~4000rpm进行离心分离，所得滤饼控制温度为105°C，干燥12~14h后得到城市污泥前躯体； (3)、将所得城市污泥前躯体在高纯氮气保护环境下，于管式炉中，控制升温速率10~15°C /min升温至600_650°C进行炭化2~2.5h ;待炭化结束后自然冷却至室温，取出炭化样品依次用浓度为0.5moL/L的稀硫酸水溶液和去离子水反复洗涤，直至流出液pH恒定在6.1~6.7为止； (4)、将经洗涤后的炭化样品进行控制温度65°C进行真空干燥12~24h即得磁性活性炭。上述所得的磁性活性炭，其比表面积可达289_339m2/g、饱和磁化强度可达15.9-20.9 emu/g，总孔容可达 0.381-0.435cm3/g，平均孔径可达 12.2-14.9 nm。本专利技术的有益效果 本专利技术的，由于制备过程中仅以城市污泥为原料，因此其生产成本较低，另外，与以往的城市污泥电化学活化技术相比，本专利技术中城市污泥电解活化过程中，可牺牲性阳极有序向城市污泥中释放活性铁离子，使用电压和电流较小，电解时间较短，因此耗电量不高；即避免使用价格高昂的化学活化试剂，从而进一步的降低了生产成本。进一步，本专利技术的所得的磁性活性炭，其比表面积较高、孔径发达、磁性粒子在碳载体中分布均匀，具有较好的磁响应性，可以利用磁分离方法在使用过程中进行固液分离、回收，其有效回收率达到96.8%-99.1%。【附图说明】图1、本专利技术各实施例中所用的具有阴阳两极的电解槽，其中，I为初沉池或二沉池，2为电解槽，3为阳极，4为阴极，5为机械搅拌器，6为电流调控装置； 图2、实施例1所得的磁性活性炭的磁滞回线； 图3、实施例1所得的磁性活性炭的透射电镜的TEM图，图中黑色斑块区域所示为磁性铁氧化物。【具体实施方式】 下面通过具体实施例对本专利技术进一步阐述，但并不限制本专利技术。本专利技术各实施例中所用的具有阴、阳两极的电解槽如图1所示，其中I为初沉池或二沉池，2为电解槽，3为阳极，4为阴极，5为机械搅拌器，6为电解槽的电流调控装置。实施例1 ，具体包括以下步骤: (I)、取IL的二沉池的城市污泥置于一个1.5L的具有阴阳两极的电解槽中，按每升城市污泥中添加5g硫酸钠的量，在城市污泥中加入硫酸钠，然后进行电解处理30min ； 所述的电解处理是用电动搅拌机搅拌控制转速为60rpm，电解电压为20V，电流为IA条件下进行电解； 所述的具有阴阳两极的电解槽，阴、阳极板间距为3cm ； 所述的电解槽中阴极板为钛板、阳极板为铁板； 所述的城市污泥含水率为99.1% ； (2)、将电解处理后的城市污泥控制转速为4000rpm进行离心分离，所得滤饼控制温度为105°C，干燥12h后得到城市污泥前躯体； (3)、将所得城市污泥前躯体在高纯氮气保护环境下，于管式炉中，控制升温速率IO0C /min升温至600°C进行炭化2h ;待炭化结束后自然冷却至室温，取出炭化样品依次用浓度为0.5moL/L的稀硫酸水溶液和去离子水反复洗涤，直至流出液pH恒定在6.3为止； (4)、将经洗涤后的炭化样品进行控制温度65°C进行真空干燥12h即得比表面积289m2/g,总孔容0.38lcm3/g,平均孔径14.9nm的磁性活性炭。上述所得的磁性活性炭经过测试，使用磁铁可以将分散在溶液中的磁性活性炭颗粒从水溶液中分离，其有效回收率达到96.8%。通过综合物性测量系统PPMS-9T (Quantum Design)测定上述所得的磁性活性炭的饱和磁化强度，所得的磁滞回线如图2所示，从图2中可以看出上述所得的活性炭的饱和磁化强度可达到15.9 emu/g,由此表明了该活性炭具有一定的磁响应性； 通过透射电子显微镜JEM-2010 (日本电子株式会社)对上述所得的磁性活性炭进行扫描，所得透射电镜TEM图如图3所示，从图3中可以看出样品在视野范围内有明显不透光点状黑斑呈散状分布，由此表明了磁性粒子在碳基中具有良好的分散性。实施例2 ，具体包括以下步骤: (1)、取IL的初沉池的城市污泥置于一个1.5L的具有阴阳两极的电解槽中，按每升城市污泥中添加5g硫酸钠的量，在污泥中加入硫酸钠，然后进行电解处理20min ； 所述的电解处理是曝气搅动，电解电压为25V，电流为1.3A条件下进行电解； 所述的曝气搅动是采用空气泵通气搅拌，通气流量1.2L/min ； 所述的具有阴阳两极的电解槽，阴、阳极板间距为2cm ； 所述的电解槽中阴极板为钛板、阳极板为铁板； 所述的城市污泥含水率为99.0% ； (2)、将电解处理后的城市污泥控制转速为4000rpm进行离心分离，所得滤饼控制温度为105°C，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用城市污泥制备磁性活性炭的方法，其特征在于具体包括以下步骤：（1）、将初沉池或二沉池的城市污泥置于一个具有阴、阳两极的电解槽中，加入硫酸钠，然后进行电解处理20～60min；硫酸钠的加入量，按每升城市污泥中加入1～10g硫酸钠的比例计算；所述的电解处理是用电动搅拌机控制转速为60～80rpm搅拌或曝气搅动，电解电压为20～50V，电流为1.0～2.0A条件下进行电解；所述的曝气搅动是采用空气泵通气搅拌，通气流量1.0～1.5L/min；所述的具有阴阳两极的电解槽，阴、阳极板间距为2～5cm； 所述的阴、阳极板，阴极板为钛板、阳极板为铁板；（2）、将电解处理后的城市污泥控制转速为3000～4000rpm进行离心分离，所得滤饼控制温度为105℃,干燥12～14h后得到城市污泥前躯体；（3）、将所得城市污泥前躯体在高纯氮气保护环境下，于管式炉中，控制升温速率10～15℃/min升温至600‑650℃进行炭化2～2.5h；待炭化结束后自然冷却至室温，取出炭化样品依次用浓度为0.5moL/L的稀硫酸水溶液和去离子水反复洗涤，直至流出液pH恒定在6.1～6.7为止；（4）、将经洗涤后的炭化样品进行控制温度65℃进行真空干燥12～24h即得磁性活性炭。...
【技术特征摘要】
1.一种利用城市污泥制备磁性活性炭的方法，其特征在于具体包括以下步骤: (1)、将初沉池或二沉池的城市污泥置于一个具有阴、阳两极的电解槽中，加入硫酸钠，然后进行电解处理20~60min ； 硫酸钠的加入量，按每升城市污泥中加入I~IOg硫酸钠的比例计算； 所述的电解处理是用电动搅拌机控制转速为60~SOrpm搅拌或曝气搅动，电解电压为20~50V，电流为1.0~2.0A条件下进行电解； 所述的曝气搅动是采用空气泵通气搅拌，通气流量1.0~1.5L/min ； 所述的具有阴阳两极的电解槽，阴、阳极板间距为2~5cm ; 所述的阴、阳极板，阴极板为钛板、阳极板为铁板； (2)、将电解处理后的城市污泥控制转速为3000~4000rpm进行离心分离，所得滤饼控制温度为105°C，干燥12~14h后得到城市污泥前躯体； (3)、将所得城市污泥前躯体在高纯氮气保护环境下，于管式炉中，控制升温...
【专利技术属性】
技术研发人员：谷麟，张道方，朱南文，袁海平，许智华，袁时珏，李亚如，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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