一种污泥基吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种污泥基吸附剂的制备方法，其由包含污泥、生物质秸秆和碱的浆液在功率为550‑700W的微波辐照下裂解碳化得到。本发明专利技术首次提出并尝试解决由污泥制得的碳吸附材料而带来的重金属的二次污染问题。通过大量研究发现，向污泥中添加生物质秸秆和碱，再将该浆液创新地在微波辐照下进行裂解碳化，可以有效将污泥中的重金属钝化固定，避免制得的吸附剂在使用过程的重金属溶出，从而达到降低其二次污染的效果。

A sludge-based adsorbent and its preparation method

The invention discloses a preparation method of sludge-based adsorbent, which is obtained by cracking and carbonizing slurry containing sludge, biomass straw and alkali under microwave irradiation with power of 550 to 700W. The invention first proposes and attempts to solve the problem of secondary pollution of heavy metals caused by carbon adsorption materials made from sludge. Through a lot of research, it is found that adding biomass straw and alkali to sludge and then innovatively cracking and carbonizing the slurry under microwave irradiation can effectively passivate and fix heavy metals in sludge, avoid the leaching of heavy metals in the process of using the adsorbent, and thus achieve the effect of reducing its secondary pollution.

【技术实现步骤摘要】
一种污泥基吸附剂及其制备方法
本专利技术属于废弃污泥资源化处理领域，尤其涉及一种通过微波加热，并添加生物质与污泥共热解制备污泥基吸附剂的方法。
技术介绍
污泥为一种成分复杂的固废，且含有大量具有较大危害性的重金属和有机质。例如，剩余污泥是污水处理厂生物法处理污水过程中排出系统外的废弃污泥，是一种固体废弃物。剩余污泥的成分很复杂，且所含的有机污染物及重金属元素毒性大、污染残留时效长，如不能安全有效的转化或降解，将会对大气、水体及土壤环境安全造成严重的威胁。因此，剩余污泥必须被妥善处理与处置，否则将破坏公共环境，危及人类健康，影响社会发展，带来严重的二次污染问题。目前，剩余污泥的处理处置方式主要为卫生填埋、堆肥、农业应用以及焚烧等[1]，这些处理方式有较大的潜在环境风险，例如，土地资源紧张和污染农田风险限制了污泥卫生填埋和农业应用的发展；污泥焚烧烟气中含有二噁英等致癌物质、飞灰中将带走重金属以及强烈的公众反对大大限制了污泥焚烧处理[2，3]。此外，据统计目前我国以填埋为主的(50％以上)污泥处理方式年处理费用已达20亿美元，带来了严重的经济负担[4]。因此，亟待开发出一种既经济又环保的污泥处理方式。污泥热解处理是目前研究的热点，与传统处理方式相比，污泥中的重金属在热解后被固定在热解炭中[5]，并且在热解过程中有较低和可接受的气体排放[6]。此外，污泥热解固体产物污泥基炭可作为吸附剂使用，其总成本(0.1-0.2USD/kg)是制备等效标准活性炭总成本(2.0-2.2USD/kg)的5-10％[3，7]。因此，与其它传统处理方法相比，污泥热解是一种更安全、更有前景的污泥处理方法。目前，热解的加热方式主要采用电加热，是一个热传递过程，其弊端主要在于耗时长，能耗大且原料受热不均匀。由于基底材料品质差，剩余污泥单独热解制得吸附剂的灰分含量较高、比表面积较低，且重金属浸出潜在生态风险较高，大大限制了其吸附能力及应用前景，例如：Jin等[8]00采用电炉热解剩余污泥制得炭的灰分高达74wt.％，比表面积仅为5.99m2/g，重金属浸出潜在风险较高；Agrafioti等[9]采用电炉热解剩余污泥制得吸附剂对于As(V)和Cr(III)的吸附量分别仅为4.25mg/g和3.09mg/g。因此，现有的污泥基生物炭还存在一个急需解决的问题，那就是污泥制备吸附剂存在的重金属溶出容易造成二次污染的问题。参考文献[1]HERNANDEZAB，FERRASSEJH，CHAURANDP，etal.Mineralogyandleachabilityofgasifiedsewagesludgesolidresidues[J].JoumalofHazardousMaterials，2011，191(1-3)：219-27.[2]RAHEEMA，SIKARWARVS，HEJ，etal.OpportunitiesandChallengesinSustainableTreatmentandResourceReuseofSewageSludge：AReview[J].ChemicalEngineeringJournal，2017.[3]DEVIP，SAROHAAK.Utilizationofsludgebasedadsorbentsfortheremovalofvariouspollutants：Areview[J].ScienceoftheTotalEnvironment，2016，578：16.[4]ZHANGQ，HUJ，LEEDJ，etal.Sludgetreatment：Currentresearchtrends[J].BioresourceTechnology，2017，243：1159.[5]HWANGIH，OUCHIY，MATSUTOT.Characteristicsofleachatefrompyrolysisresidueofsewagesludge[J].Chemosphere，2007，68(10)：1913-9.[6]SAMOLADAMC，ZABANIOTOUAA.Comparativeassessmentofmunicipalsewagesludgeincineration，gasificationandpyrolysisforasustainablesludge-to-energymanagementinGreece[J].WasteManagement，2014，34(2)：411-20.[7]XUG，YANGX，SPINOSAL.Developmentofsludge-basedadsorbents：preparation，characterization，utilizationanditsfeasibilityassessment[J].JournalofEnvironmentalManagement，2015，151：221.[8]JINJ，LIY，ZHANGJ，etal.Influenceofpyrolysistemperatureonpropertiesandenvironmentalsafetyofheavymetalsinbiocharsderivedfrommunicipalsewagesludge[J].JournalofHazardousMaterials，2016，320：417-26.[9]AGRAFIOTIE，KALDERISD，DIAMADOPOULOSE.Arsenicandchromiumremovalfromwaterusingbiocharsderivedfromricehusk，organicsolidwastesandsewagesludge[J].JournalofEnvironmentalManagement，2014，133(133C)：309.
技术实现思路
为解决利用污泥制备吸附剂存在的重金属溶出容易造成二次污染的不足，本专利技术目的在于，提供一种剩余污泥基吸附剂的制备方法，旨在钝化污泥中的重金属，避免制得的吸附剂重金属二次污染问题。本专利技术第二目的在于，还提供了一种所述的制备方法制得的污泥基吸附剂。一种污泥基吸附剂的制备方法，由包含污泥、生物质秸秆和碱的浆液在功率为550-700W的微波辐照下裂解碳化得到。污泥含有大量重金属，制得的吸附剂容易存在重金属溶出，容易造成二次污染，现有技术中未关注该技术问题。本专利技术首次提出并尝试解决由污泥制得的碳吸附材料而带来的重金属的二次污染问题。通过大量研究发现，向污泥中添加生物质秸秆和碱，再将该浆液创新地在微波辐照下进行裂解碳化，可以有效将污泥中的重金属钝化固定，避免制得的吸附剂在使用过程的重金属溶出，从而达到降低其二次污染的效果。本专利技术中，将污泥、生物质秸秆干燥、粉碎，随后在含碱的水溶液中浸泡，得所述的浆液。污泥、生物质秸秆的干燥以及粉碎方法可参考现有方法。作为优选，污泥、生物质秸秆粉碎的粒度为50-120目。本专利技术方法特别适用于重金属超标的污泥。所述的污泥为黑臭水体河道底泥、油田污泥、皮革厂污泥中的至少一种。作为优选，所述的污泥的重金属的含量为：Ni＝118.37±2.26mg/kg；Cr＝514.24±2.75mg/kg。研究发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种污泥基吸附剂的制备方法，其特征在于，由包含污泥、生物质秸秆和碱的浆液在功率为550‑700W的微波辐照下裂解碳化得到。

【技术特征摘要】
1.一种污泥基吸附剂的制备方法，其特征在于，由包含污泥、生物质秸秆和碱的浆液在功率为550-700W的微波辐照下裂解碳化得到。2.如权利要求1所述的污泥基吸附剂的制备方法，其特征在于，所述的污泥为黑臭水体河道底泥、油田污泥、皮革厂污泥中的至少一种。3.如权利要求2所述的污泥基吸附剂的制备方法，其特征在于，所述的污泥为重金属污染超标污泥，优选地，其的重金属的含量为：Ni＝118.37±2.26mg/kg；Cr＝514.24±2.75mg/kg。4.如权利要求1所述的污泥基吸附剂的制备方法，其特征在于，所述的生物质秸秆为棉杆、竹、葡萄藤中的至少一种；优选为竹。5.如权利要求1～4任一项所述的污泥基吸附剂的制备方法，其特征在于，污泥和生物质秸秆的质量比为1∶0.2-0.5；优选为1∶0.4～0.5。6.如权利要求1～4任一项所述的污泥基吸附剂的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯浩波，李嘉豪，雷杰妮，刘石香，何雯婧，罗腾，
申请(专利权)人：肇庆市珈旺环境技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44