一种载铁活性炭及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种载铁活性炭及其制备方法和应用，包括如下步骤：S1、将有机废弃物进行预处理，以去除无机物并破碎形成颗粒均匀的有机浆料；S2、将有机浆料与三氯化铁进行混合，在室温下搅拌浸渍6

【技术实现步骤摘要】
一种载铁活性炭及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及有机废弃物资源化处理
，具体涉及一种载铁活性炭及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]厌氧消化在高效降解有机废弃物的同时产生沼气，且能灭活部分病原菌和寄生虫卵，是一种绿色经济的处理方式。然而，传统厌氧消化的反应周期长，甲烷产率低，尤其是对高氮有机废弃物、高有机质高氮有机废水时，常常会发生酸抑制和氨抑制导致产沼效率低下甚至系统崩溃。
[0003]厌氧消化过程中，厌氧产生过程与产甲烷过程的代谢速度差别较大，导致产酸菌产生的挥发性有机酸不能及时被产甲烷菌代谢，进而导致体系酸积累。近年来，研究发现添加导电材料可以促进种间电子传递而促进甲烷形成，缓解酸积累。这类种间电子传递不是由扩散电子载体介导的，而是由导电材料直接将电子传递给了产甲烷菌。这类微生物之间不需要以氢气、甲酸等电子载体介导的电子传递过程被称为直接种间电子传递(简称：DIET)。载铁活性炭表面负载了一定量的铁及铁氧化物活性组分，活性位点大大增加，导电性强，增强消化微生物之间的DIET从而存进甲烷生成；另外，其具有巨大比表面积和大量丰富官能团，可迅速吸附有机化合物和氨氮，缓解有机酸或氨氮浓度过高对厌氧消化的不良影响，并为活性炭表面的微生物提供降解有机物的条件；同时也可大量吸附厌氧细菌，有效富集产甲烷菌以促进厌氧产气效率。
[0004]专利CN110182944A提到了在成品颗粒碳上通过共沉淀法负载铁离子。该专利技术将成品颗粒活性炭浸入到铁盐和亚铁盐溶液中，共沉淀反应一定时间后，对固形物清洗、烘干制得。载铁活性炭的性能受制于成品颗粒炭本身的类型和性能；且该方法制得的载铁颗粒炭中的铁离子未经过高温焙烧，部分铁在吸附实验过程中会从活性炭基体中脱落。
[0005]中国专利CN107522375A提到了同时添加零价铁和活性炭促进污泥厌氧消化的方法。该专利技术中的铁粉和活性炭粉按特定比例投入，零价铁在反应器中易发生结块而导致活性受限。
[0006]中国专利CN111876173A提到将剩余污泥浸渍到FeCl3溶液，再用碳酸氢钠中和pH到7.0，该污泥脱水后加入高纯水洗涤后再脱水，重复洗涤三次，再碳化制得载铁碳粉。该专利技术的制备方法较繁琐，洗涤多次，需消耗大量化学药剂和高纯水。
[0007]鉴于以上缺陷，本专利技术提出一种载铁活性炭的制备方法，并将制得载铁活性炭粉加入厌氧消化系统内以促进甲烷产生。

技术实现思路

[0008]为了解决上述
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供一种载铁活性炭的制备方法，对有机废弃物资源化利用，将其制成载铁活性炭，制备方法经济合理，制备流程简单，产品促甲烷产生效果好。此外，本专利技术还提供一种载铁活性炭，并将其用于厌氧消化反应促进甲
烷产生。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]本专利技术的第一方面，提供一种载铁活性炭的制备方法，包括如下步骤：
[0011]S1、将含固率为5
‑
25％的有机废弃物直接进行预处理，以去除无机物并破碎形成颗粒均匀的糊状的有机浆料，粒径控制在10mm以下；
[0012]S2、将有机浆料在搅拌状态下加入三氯化铁进行混合，在室温下搅拌浸渍6
‑
24h，使有机浆料充分吸收三价铁离子，浸渍过程可通过超声波增强浸渍效果；
[0013]S3、浸渍完成后，用板框式压滤机、高压带式压滤机、立式压榨机、真空压滤机等设备对浆料进行固液分离，得到泥饼；
[0014]S4、泥饼无需进一步干燥，直接将泥饼挤条塑形以便减少后续在无氧煅烧过程中发生扬尘，将挤条样送入至碳化活化一体炉(多段耙式炉或回转式窑炉)内进行无氧煅烧，无氧煅烧过程中通入氮气进行保护，碳化温度为400
‑
700℃，碳化时间为2
‑
6h，使有机物转化为生物炭，三价铁转化为四氧化三铁，得到碳化物料；
[0015]S5、碳化物料经冷却、研磨处理后即得载铁活性炭。
[0016]具体地，所述步骤S2中，有机浆料中干基与三氯化铁的重量比为1：(0.5
‑
2)。加入的三氯化铁可以为粉剂或溶液状态。
[0017]具体地，所述步骤S3中，浆料经固液分离后，得到泥饼的含固率为50
‑
70％。
[0018]具体地，所述步骤S3中，浆料经固液分离后得到的过滤液，由于过滤液中含有一定含量的三氯化铁，其可作为铁源重复使用，用于浸渍有机废弃物。
[0019]具体地，所述步骤S1中，预处理步骤包括但不限于分选去除无机物颗粒(筛分出大颗粒无机物、沉淀去除小颗粒无机物)、经破碎机或制浆机破碎，并加水制浆、采用三相分离设备去除油脂。
[0020]具体地，所述步骤S1中，有机废弃物可以为有机固体废弃物或有机液体废气物，其包括但不限于市政污泥、畜禽粪便、餐厨垃圾。
[0021]本专利技术的第二方面，提供一种载铁活性炭，其由上述任一种制备方法制备而成，所述载铁活性炭为粉状，粒径为10
‑
100目。
[0022]本专利技术的第三方面，提供一种载铁活性炭的应用，将上述载铁活性炭用于厌氧消化反应以促进甲烷产生，该厌氧消化系统为市政污泥湿式厌氧、畜禽粪便湿式厌氧、畜禽粪便干式厌氧、餐厨湿式厌氧、厨余湿式厌氧、厨余干式厌氧等各类厌氧消化系统。
[0023]具体地，载铁活性炭应用步骤如下：
[0024](1)将含固率5
‑
25％的有机废弃物经预处理(如筛分、制浆、沉沙除杂、提油等)，得到有机浆料，将有机浆料输送至厌氧反应器内，向厌氧反应器内投加载铁活性炭，载铁活性炭可以为粉料直接投入，也可以配置为20
‑
40％浓度的溶液投入，控制厌氧反应器内载铁活性炭与有机废弃物中干基的重量比为(1
‑
4)：20；
[0025](2)厌氧反应器内进行正常厌氧消化处理，无需其他特殊处理，提升沼气产率和沼气中甲烷的含量，促进甲烷的总产率提升10
‑
80％不等。
[0026]具体地，所述步骤(2)中，经厌氧消化处理过程中产生的消化液排出厌氧反应器，载铁活性炭随消化液一起排出，并且载铁活性炭在水中的溶解率低，经固液分离截留沼渣，沼渣经脱水处理后可进一步作为制备载铁活性炭的原料利用，形成闭环，杜绝沼渣对环境
可能造成的危害；固液分离出的沼液作为废水进行后续处理。
[0027]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0028]本专利技术中对有机废弃物资源化利用，将其制成载铁活性炭，该制备方法经济合理、制备流程简单，产品促甲烷产生效果好、且可以减少制备过程产生的各种污染，实现了同类原材料的两种资源化技术(制备载铁活性炭和厌氧消化)，相互结合、相互促进，真正实现了污染物的减量化、无害化、稳定化和资源化。
附图说明
[0029]下面结合附图与具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。
[0030]图1为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种载铁活性炭的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将有机废弃物进行预处理，以去除无机物并破碎形成颗粒均匀的有机浆料；S2、将有机浆料与三氯化铁进行混合，在室温下搅拌浸渍6
‑
24h；S3、浸渍完成后，将浆料进行固液分离，得到泥饼；S4、将泥饼挤条塑形，并进行无氧煅烧，无氧煅烧过程中通入氮气进行保护，碳化温度为400
‑
700℃，碳化时间为2
‑
6h，得到碳化物料；S5、碳化物料经冷却、研磨处理后即得载铁活性炭。2.根据权利要求1所述的载铁活性炭的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，有机浆料中干基与三氯化铁的重量比为1：(0.5
‑
2)。3.根据权利要求1所述的载铁活性炭的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，浆料经固液分离后，得到泥饼的含固率为50
‑
70％。4.根据权利要求1或3所述的载铁活性炭的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，浆料经固液分离后得到的过滤液，可作为铁源重复使用。5.根据权利要求1所述的载铁活性炭的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：童裳慧，胡君荣，
申请(专利权)人：城康材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：