一种采用富铁市政污泥制备铁碳材料的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及铁碳材料制备技术领域，具体涉及一种采用富铁市政污泥制备铁碳材料的系统和方法。其中，一种采用富铁市政污泥制备铁碳材料的方法，包括：预处理：富铁市政污泥经过烘干、粉碎获得预处理污泥；铁碳材料制备：利用水泥窑尾缺氧废气对预处理污泥进行炭化后制备得到铁碳材料。本发明专利技术将富铁市政污泥与水泥窑尾缺氧废气相耦合，解决了传统生物质和铁源制备铁碳材料的热源供给问题，无需进行额外热源补给，而且无需外加铁源，无需进行离线处理以及二次活化，最终制备出的铁碳材料在有机废水污染物降解过程中催化降解效果优异。污染物降解过程中催化降解效果优异。污染物降解过程中催化降解效果优异。

【技术实现步骤摘要】
一种采用富铁市政污泥制备铁碳材料的系统和方法


[0001]本专利技术涉及铁碳材料制备
，具体涉及一种采用富铁市政污泥制备铁碳材料的系统和方法。

技术介绍

[0002]铁碳材料是将零价铁在活性炭表面进行均匀负载得到的材料，其中铁含量高且颗粒粒径很小，进而使得铁碳材料的活性位点多，催化效果优异，可用作催化处理废水的催化剂。
[0003]传统的铁碳材料采用零价铁纯物质以及高品质活性炭作为原料进行制备，然而近年来出现了一种利用有机生物质制备生物碳从而进行活性炭替代的工艺技术，其是由生物质、污泥等含碳有机固废与铁单质、四氧化三铁、三氧化二铁、氯化铁、氯化亚铁、硫酸铁、硫酸亚铁、硫化亚铁等铁源进行铁碳材料的制备。其虽在一定程度上降低了生产成本，但其仍需外加铁源，而且还需对生物炭外加铁源后的原料进行二次活化，不仅需要单独的CO2或水蒸气等高湿缺氧活化环境以及额外的热量消耗，而且在二次活化前需要对一次活化后的原料进行离线处理，步骤繁琐、生产力低下且最终制备的铁碳材料的催化降解性能不佳。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有铁碳材料制备过程中需离线处理以及二次活化且最终制备的铁碳材料的催化降解性能不佳的缺陷，从而提供一种利用富铁市政污泥制备铁碳材料的系统和方法。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种采用富铁市政污泥制备铁碳材料的方法，包括：
[0007]预处理：富铁市政污泥经过烘干、粉碎获得预处理污泥；
>[0008]铁碳材料制备：利用水泥窑尾缺氧废气对预处理污泥进行炭化后制备得到铁碳材料。
[0009]优选的，所述富铁市政污泥为采用铁盐絮凝剂进行脱水沉淀处理后的污泥；
[0010]和/或，所述富铁市政污泥中铁的质量百分比为45
‑
47％；
[0011]和/或，所述水泥窑尾缺氧废气的温度为450
‑
1000℃，优选为550
‑
800℃。
[0012]优选的，所述富铁市政污泥经过烘干后的含水率降至30％以下；优选的，所述富铁市政污泥利用对预处理污泥炭化后的水泥窑尾缺氧废气进行干燥；
[0013]和/或，所述富铁市政污泥经粉碎后的粒径为200
‑
800目；
[0014]和/或，所述水泥窑尾缺氧废气中氧气的体积百分数小于10％。
[0015]优选的，所述预处理污泥在立式结构的气动床中进行炭化；所述气动床具有三段式结构的炭化腔室，该三段式结构从上至下依次为第一段、第二段和第三段；所述预处理污泥从上至下给料，所述水泥窑尾缺氧废气从下至上给料；
[0016]优选的，所述预处理污泥在炭化过程中，小粒径的预处理污泥被水泥窑尾缺氧废
气吹至第一段，大粒径的预处理污泥下沉至第三段；
[0017]和/或，所述预处理污泥经炭化后，小粒径的预处理污泥被水泥窑尾缺氧废气携带输送至旋风分离器进行分离，大粒径的预处理污泥从底部排渣器外排。
[0018]优选的，以富铁市政污泥的质量为500g计，所述水泥窑尾缺氧废气的用量为0.3
‑
0.4m3；
[0019]和/或，所述水泥窑尾缺氧废气在第三段内的流速为0.5
‑
1m/s。
[0020]优选的，所述炭化的时间为45
‑
85min；
[0021]和/或，所述炭化的同时还进行活化。本专利技术中的富铁市政污泥中的铁元素可以充当活性剂。
[0022]本专利技术还提供一种采用富铁市政污泥制备铁碳材料的系统，包括依次连接的烘干机、粉碎机、给料机和气动床；
[0023]所述气动床与水泥窑尾缺氧废气出口连接。
[0024]优选的，所述气动床为立式结构，其内部设置有炭化腔室，炭化腔室为相互连通的三段式结构，该三段式结构从上至下依次为第一段、第二段和第三段。
[0025]优选的，所述第二段为均匀扩径结构，其大径端与第一段的底部连接，其小径端与第三段的顶部连接；
[0026]和/或，所述第三段的下部设置有过滤板，第三段的底部末端设置有风管，风管的另一端与水泥窑尾缺氧废气出口连接；所述过滤板的上方设置底部排渣器，底部排渣器的一端与第三段连通，底部排渣器的另一端向外延伸出气动床；所述过滤板的作用为：允许缺氧废气通过，以保证气动床内的富铁市政污泥流化炭化、活化；对缺氧废气进行均匀分配，以提高缺氧废气在第三段内的分散均匀程度；对第三段内的大粒径固体颗粒起到较好的拦截和支撑作用。
[0027]和/或，所述第一段的靠近顶部的位置设置有与其连通的旋风分离器。
[0028]优选的，所述底部排渣器和旋风分离器均连接在产品储料仓上；
[0029]和/或，所述底部排渣器为相对于第三段朝向其底部倾斜设置的排渣管道；
[0030]和/或，所述第一段与第三段的内径比为(1.5
‑
2)：1。
[0031]在本专利技术中，由于第一段的内径大于第三段的内径，所以第一段的水泥窑尾缺氧废气的风速小于第三段的风速，使得粒径小的固体颗粒被吹至第一段，而粒径大的固体颗粒停留在第三段，第三段的水泥窑尾缺氧废气的温度较高，可以保证对大粒径固体颗粒的较好的炭化和活化，炭化和活化完毕后，水泥窑尾缺氧废气将小粒径固体颗粒吹至旋风分离器进行气固分离，小粒径固体颗粒排净后，关闭第一段的出口，打开底部排渣器的阀门，利用水泥窑尾缺氧废气将大粒径固体颗粒由底部排渣器携带外排。
[0032]在本专利技术中，为了防止水泥窑尾缺氧废气对外界的影响过大，在排放大粒径固体颗粒时，将水泥窑尾缺氧废气的流速调小。
[0033]在本专利技术中，富铁市政污泥在热解过程中，其中的铁元素可以发挥催化剂的作用，有助于提高材料的孔隙结构和比表面积。在热解过程中，铁可以作为催化剂，促进热解反应的进行，并在一定程度上影响材料的微观结构和孔隙分布。首先，铁元素可以催化有机物质的热解过程，有助于增加产物的孔隙度。这是因为铁元素可以促进有机物质分解成更小的分子，这些小分子在热解过程中气化可以逸出，形成更多的孔隙。其次，铁元素在高温下可
以形成不同价态的铁氧化物，这些铁氧化物在热解过程中可以发生还原反应脱氧结合炭生成气态氧化物，进一步增加材料的比表面积。
[0034]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0035]1.一种采用富铁市政污泥制备铁碳材料的方法，包括：预处理：富铁市政污泥经过烘干、粉碎获得预处理污泥；铁碳材料制备：利用水泥窑尾缺氧废气对预处理污泥进行炭化后制备得到铁碳材料。本专利技术将富铁市政污泥与水泥窑尾缺氧废气相耦合，解决了传统生物质和铁源制备铁碳材料的热源供给问题，无需进行额外热源补给，而且无需外加铁源，无需进行离线处理以及二次活化，且最终制备出的铁碳材料在有机废水污染物降解过程中催化降解效果优异。
[0036]2.本专利技术的采用富铁市政污泥制备铁碳材料的方法，其中，工艺流程的热量流动符合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用富铁市政污泥制备铁碳材料的方法，其特征在于，包括：预处理：富铁市政污泥经过烘干、粉碎获得预处理污泥；铁碳材料制备：利用水泥窑尾缺氧废气对预处理污泥进行炭化后制备得到铁碳材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述富铁市政污泥为采用铁盐絮凝剂进行脱水沉淀处理后的污泥；和/或，所述富铁市政污泥中铁的质量百分比为45
‑
47％；和/或，所述水泥窑尾缺氧废气的温度为450
‑
1000℃，优选为550
‑
800℃。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述富铁市政污泥经过烘干后的含水率降至30％以下；优选的，所述富铁市政污泥利用对预处理污泥炭化后的水泥窑尾缺氧废气进行干燥；和/或，所述富铁市政污泥经粉碎后的粒径为200
‑
800目；和/或，所述水泥窑尾缺氧废气中氧气的体积百分数小于10％。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述预处理污泥在立式结构的气动床中进行炭化；所述气动床具有三段式结构的炭化腔室，该三段式结构从上至下依次为第一段、第二段和第三段；所述预处理污泥从上至下给料，所述水泥窑尾缺氧废气从下至上给料；优选的，所述预处理污泥在炭化过程中，小粒径的预处理污泥被水泥窑尾缺氧废气吹至第一段，大粒径的预处理污泥下沉至第三段；和/或，所述预处理污泥经炭化后，小粒径的预处理污泥被水泥窑尾缺氧废气携带输送至旋风分离器进行分离，大粒径的预处理污泥从底部排渣器外排。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：董婧祎，张德群，徐剑，毛岩鹏，逄栋杰，
申请(专利权)人：北京中投润天环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：