一种高抗压强度、高孔隙率成型污泥活性炭的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高抗压强度、高孔隙率成型污泥活性炭的制备方法，其特征在于，以污水处理厂排放的机械脱水污泥为原料，依次经过干燥、热解、研磨、混合、压制、老化、炭化及活化工序即得高抗压强度、高孔隙率成型污泥活性炭。本发明专利技术利用污水处理厂排放的机械脱水污泥制取成型活性炭，可以达到“以废治废”的目的，制备工艺简单、无二次污染，成型污泥活性炭抗压强度高、孔隙率丰富且易于回收再利用。

【技术实现步骤摘要】
一种高抗压强度、高孔隙率成型污泥活性炭的制备方法
本专利技术涉及一种高抗压强度、高孔隙率成型污泥活性炭的制备方法。
技术介绍
近年来，我国污泥排放量逐年上升，全国每年污泥排放量已超过4000万吨。传统的填埋、焚烧和农用等方法受到土地资源、污染物排放和重金属等因素限制。将污泥制备成活性炭吸附剂是目前国内外研究热点之一。目前国内外常用的制备方法是先将污泥在一定温度下热解炭化制备成污泥炭颗粒，再通过物理或化学活化的方法将污泥炭颗粒活化，以提高污泥炭的比表面积和吸附能力。但该常用方法主要存在以下两方面问题：1)污泥热解炭含碳量低(5～15％)，灰分含量高，污泥炭活化增孔效果较差；2)制备的污泥炭为粉末或颗粒态，较易流失，回收难度较大。基于此，国内相关研究人员提出了污泥成型活性炭的制备方法，例如：申请号201710940805.8的中国专利：“一种成型污泥活性炭制备方法”中提出了一种成型污泥活性炭制备方法，该成型方法是将湿污泥挤压成污泥饼后再热解炭化，由于湿污泥饼热解炭化过程析出大量水分和有机物，所得成型污泥炭骨架疏松，抗压强度极低，极易破碎为粉末和颗粒；申请号201310454943.7的中国专利：“污泥基成型磁性活性炭的制备方法”中提出了一种利用化学活化法制备成型磁性污泥活性炭的方法，但该成型和活化方法的反应条件苛刻，采用化学活化法不仅导致化学药剂(HCl、KOH和ZnCl2等)的大量消耗，而且活性炭酸洗产生的废水极易导致二次污染。综合以上，为了弥补当前的不足，迫切需要开发一种成本低廉、无二次污染、抗压强度高、吸附效果好且易于回收的成型污泥活性炭制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种成本低廉、无二次污染、抗压强度高、吸附效果好且易于回收的成型污泥活性炭制备方法。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种高抗压强度、高孔隙率成型污泥活性炭的制备方法，其特征在于，以污水处理厂排放的机械脱水污泥为原料，依次经过干燥、热解、研磨、混合、压制、老化、炭化及活化工序即得高抗压强度、高孔隙率成型污泥活性炭。优选地，所述干燥具体为：将污泥于110±5℃下干燥至含水率低于40wt％。优选地，所述热解具体为：将污泥通过热解制成污泥炭颗粒，热解温度为400～900℃，热解反应时间为30～60分钟。优选地，所述研磨具体为：将污泥炭颗粒研磨至粒径小于0.125mm，得到污泥炭粉末。优选地，所述混合具体为：向污泥炭粉末中添加质量百分比5～30％的有机粘结剂，通过机械搅拌或超声方法均匀混合。更优选地，所述有机粘结剂为酚醛树脂、羧甲基纤维素钠、沥青、石蜡油或松香。优选地，所述压制具体为：将污泥炭粉末与有机粘结剂的混合物放入模具中压制10～30分钟，制得样品，压力为1～8Mpa。优选地，所述老化具体为：将样品在400～900℃的惰性气氛下热处理30～90分钟。优选地，所述炭化具体为：将老化后的样品在110±5℃环境中炭化30～90分钟。优选地，所述活化具体为：将采用物理活化方法，以二氧化碳或水蒸气为活化剂对炭化后的样品进行活化；活化剂的体积浓度为20～100％，活化温度为700～950℃，活化时间为30～90分钟。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：利用污水处理厂排放的机械脱水污泥制取成型活性炭，可以达到“以废治废”的目的，制备工艺简单、无二次污染，成型污泥活性炭抗压强度高、孔隙率丰富且易于回收再利用。附图说明图1为用不同活化方式制得的成型污泥活性炭对不同浓度亚甲基蓝的吸附影响的数据图。具体实施方式为使本专利技术更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。实施例1制备1#成型污泥活性炭：1)取200g机械脱水污泥放入鼓风干燥箱中，在110℃干燥12小时至全干，然后冷却至室温；2)取48.34g干污泥放入管式电热炉中，向电热炉中通入1L/min的纯氮气，并以10℃/min的升温速率程序升温至800℃，使其在800℃下高温热解1小时，然后冷却至室温，得到20.43g污泥热解样；3)将热解后的产物放入研钵中研磨，再用120目的筛子过筛，得到粒径<0.125mm的颗粒状污泥热解炭；4)称取粘结剂酚醛树脂3.24g于烧杯中，加入20ml无水乙醇，然后用玻璃棒搅拌至其完全溶解，接着加入12.96g干污泥粉末，搅拌均匀后置于超声波清洗器中运行40分钟，使其干燥至一定程度；5)称取0.9g混合后的污泥热解炭放入成型模具中，用油压千斤顶压制15分钟，控制力度使压力保持在2.5MPa，压制完毕后将样品放入鼓风干燥箱中于110℃固化1小时，从而制得直径为15mm、厚度为3.5mm干燥饼状炭；6)将压制后总质量为7.84g的10块饼状炭放在管式电阻炉中，在300mL/min的纯氮气氛围下再次以10℃/min的升温速率程序升温至800℃，并在800℃炭化1小时；7)炭化完毕后，继续通氮气并快速升温至850℃，接着向电热炉中通入300mL/min的CO2并保持30分钟，最后冷却至室温，所得到的总质量为5.83g的样品即为1#成型污泥活性炭。吸附亚甲基蓝：将总质量为5.83g的1#成型污泥活性炭置于9个250mL锥形瓶中，锥形瓶中分别盛有1500mg/L、1100mg/L、700mg/L、400mg/L、200mg/L、100mg/L、60mg/L、30mg/L、10mg/L的亚甲基蓝溶液，溶液的初始pH＝7；并在25℃室温下，利用往复式水平振荡器于黑暗处以110r/min的速度振荡，直至吸附饱和，1#成型污泥活性炭对不同浓度的亚甲基蓝吸附量见图1。由图1可见，所得1#成型污泥活性炭比表面积为204.4m2/g，抗压强度为47kg/cm2，IRI抗摔指数为245，对亚甲基蓝的饱和吸附量为253mg/g。实施例2制备2#成型污泥活性炭：1)取200g机械脱水污泥放入鼓风干燥箱中，在110℃干燥12小时至全干，然后冷却至室温；2)取55.37g干污泥颗粒放入管式电热炉中，向电热炉中通入1L/min的纯氮气，并以10℃/min的升温速率程序升温至800℃，使其在800℃下高温热解1小时，然后冷却至室温，得到32.21g污泥热解样；3)将热解后的产物放入研钵中研磨，再用120目的筛子过筛，得到粒径<0.125mm的颗粒状污泥热解炭；4)称取粘结剂酚醛树脂5.04g于烧杯中，加入29ml无水乙醇，然后用玻璃棒搅拌至其完全溶解，接着加入20.16g干污泥粉末，搅拌均匀后置于超声波清洗器中运行40分钟，使其干燥至一定程度；5)称取0.9g混合后的污泥热解炭放入成型模具中，用油压千斤顶压制15分钟，控制力度使压力保持在2.5MPa，压制完毕后将样品放入鼓风干燥箱中于110℃固化1小时，从而制得直径为15mm、厚度为3.5mm干燥饼状炭；6)将压制后总质量为6.61g的9块饼状炭放在管式电阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高抗压强度、高孔隙率成型污泥活性炭的制备方法，其特征在于，以污水处理厂排放的机械脱水污泥为原料，依次经过干燥、热解、研磨、混合、压制、老化、炭化及活化工序即得高抗压强度、高孔隙率成型污泥活性炭。/n

【技术特征摘要】
1.一种高抗压强度、高孔隙率成型污泥活性炭的制备方法，其特征在于，以污水处理厂排放的机械脱水污泥为原料，依次经过干燥、热解、研磨、混合、压制、老化、炭化及活化工序即得高抗压强度、高孔隙率成型污泥活性炭。


2.如权利要求1所述的高抗压强度、高孔隙率成型污泥活性炭的制备方法，其特征在于，所述干燥具体为：将污泥于110±5℃下干燥至含水率低于40wt％。


3.如权利要求2所述的高抗压强度、高孔隙率成型污泥活性炭的制备方法，其特征在于，所述热解具体为：将污泥通过热解制成污泥炭颗粒，热解温度为400～900℃，热解反应时间为30～60分钟。


4.如权利要求3所述的高抗压强度、高孔隙率成型污泥活性炭的制备方法，其特征在于，所述研磨具体为：将污泥炭颗粒研磨至粒径小于0.125mm，得到污泥炭粉末。


5.如权利要求4所述的高抗压强度、高孔隙率成型污泥活性炭的制备方法，其特征在于，所述混合具体为：向污泥炭粉末中添加质量百分比5～30％的有机粘结剂，通过机械搅拌或超声方法均匀混合。


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【专利技术属性】
技术研发人员：邓文义，胡萌昊，苏亚欣，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海;31