申請日2014.04.25

　　公開(公告)日2014.07.09

　　IPC分類號B01J20/20; B01J20/30; C02F11/00; C02F1/62; C01B31/08; C01B31/12; C02F1/28; C02F11/12

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種污泥基活性炭及其生產(chǎn)方法和在電鍍含鉻廢水中的應(yīng)用，其特征是污泥經(jīng)干燥、活化、微波處理、洗滌、烘干步驟后制備而成;所述污泥活性炭揮發(fā)分13﹪～29﹪，灰分32﹪～50.1﹪，固定碳28.79﹪～43.56﹪，比表面積260m2/g～450m2/g，平均孔徑為3.179nm;在電鍍含鉻廢水處理中，污泥活性炭用作吸附劑;其生產(chǎn)方法簡單，采用微波加熱蒸氣活化法生產(chǎn)的污泥基活性炭表面積顯著擴大，吸附性能良好，不僅成本低廉，同時，變廢為寶，解決了污泥處置這一難題，實現(xiàn)了污泥的資源化。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種污泥基活性炭，其特征是污泥經(jīng)干燥、活化、微波處理、洗滌、烘干步驟后制備而成;所述污泥活性炭揮發(fā)分13﹪～29﹪，灰分32﹪～50.1﹪，固定碳28.79﹪～43.56﹪，比表面積260 m2/g～450m2/g，平均孔徑為3.179 nm。

　　2.一種污泥基活性炭生產(chǎn)方法，其特征是它包括下列步驟：

　�、艑⑽勰嘣�105 ℃下恒溫干燥12h～24h，干燥至含水率10﹪以下，研磨，過篩，得到粒徑為1.0㎜～3.0㎜的污泥顆粒;

　　⑵以重量計，按照1:1～2的固液比，將步驟⑴制備的污泥顆粒加入濃度為40﹪磷酸溶液，充分?jǐn)嚢杌旌喜⒔��?2h～24h后，對上清酸液進行回收，活化后的污泥用中性濾紙進行瀝干后放入石英玻璃容器中;

　�、菍⒉襟E⑵制備的活化污泥進行微波處理，處理后，先用70℃以上熱水進行充分浸洗，然后再用蒸餾水進行充分洗滌，使其pH值大于5;

　�、葘⒉襟E⑶處理后的活化污泥放入烘箱，烘干至含水率10﹪以下，研磨，過篩，制得粒徑<0.9㎜的污泥活性炭顆粒，放入干燥器中保存?zhèn)溆?所述污泥活性炭揮發(fā)分13﹪～29﹪，灰分32﹪～50.1﹪，固定碳28.79﹪～43.56﹪，比表面積260m2/g～450m2/g，平均孔徑為3.179nm。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的污泥基活性炭生產(chǎn)方法，其特征是在步驟⑴中，所述污泥的揮發(fā)分43.5﹪～60.1﹪，灰分32.3﹪～48.7﹪，固定碳7﹪～10﹪。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的污泥基活性炭生產(chǎn)方法，其特征是在步驟⑶中，所述微波處理的條件為微波功率550W，在空氣流量100 mL/min 的情況下，微波輻照330s。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的污泥基活性炭生產(chǎn)方法，其特征是在步驟⑷中，烘干溫度為105 ℃～120 ℃。

　　6.一種污泥基活性炭在電鍍含鉻廢水中的應(yīng)用，其特征是在電鍍含鉻廢水處理中，污泥活性炭用作吸附劑，取100mL初始濃度為15mg/L～300mg/L的六價鉻溶液，調(diào)節(jié)pH至2.0～5.0，加入污泥活性炭0.2g，反應(yīng)60min～180min，取上清液，采用分光光度法測定溶液中殘余六價鉻的濃度，吸附去除率為95.3±4.2﹪。

　　說明書

　　污泥基活性炭及其生產(chǎn)方法和在電鍍含鉻廢水中的應(yīng)用

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種活性炭及生產(chǎn)方法和電鍍含鉻廢水的處理，具體地說是一種污泥基活性炭及其生產(chǎn)方法和在電鍍含鉻廢水中的應(yīng)用。

　　背景技術(shù)

　　電鍍行業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的含鉻廢水，主要以六價及三價兩種價態(tài)穩(wěn)定存在Cr(VI)是一種急性致癌物質(zhì)，毒性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Cr(III), 控制含Cr(VI)廢水的排放及對廢水中Cr(VI)的去除已成為環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點。目前, 含Cr(VI)廢水的主要處理方法有化學(xué)法，吸附法，電解還原法，生物法等。吸附法具有操作簡單、工藝成熟、適用范圍廣等優(yōu)點，常用于去除廢水中的Cr(VI)。

　　活性炭是一種能有效處理含鉻廢水的吸附劑，一般采用煤和木材等不可再生或昂貴的資源制備活性炭，其價格昂貴，處理成本高。而在城市污水處理廠中，活性污泥(sludge)是污水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的副產(chǎn)品，含有大量的有機物、腐殖質(zhì)等可利用資源，經(jīng)過一定的處理后，可轉(zhuǎn)化成良好的吸附材料。目前，其制備工藝包括炭化、活化兩步。氣體活化法(水蒸氣法)是除去固定在構(gòu)成的碳素骨架間的碳化氫，形成多孔結(jié)構(gòu)。加熱法是從原料外部開始，經(jīng)過相當(dāng)長的時間才能從表及里形成微孔，且不能形成新的微孔，因此微孔數(shù)有限。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的是提供一種污泥基活性炭及其生產(chǎn)方法和在電鍍含鉻廢水中的應(yīng)用，其污泥基活性炭表面積顯著擴大，吸附性能良好。

　　本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)其發(fā)明目的的，一種污泥基活性炭，污泥經(jīng)干燥、活化、微波處理、洗滌、烘干步驟后制備而成;所述污泥活性炭揮發(fā)分13﹪～29﹪，灰分32﹪～50.1﹪，固定碳28.79﹪～43.56﹪，比表面積260m2/g～450m2/g，平均孔徑為3.179 nm/g。

　　一種污泥基活性炭生產(chǎn)方法，它包括下列步驟：

　　⑴將污泥在105 ℃下恒溫干燥12h～24h，干燥至含水率10﹪以下，研磨，過篩，得到粒徑為1.0㎜～3.0㎜的污泥顆粒;

　　⑵以重量計，按照1:1～2的固液比，將步驟⑴制備的污泥顆粒加入濃度為40﹪磷酸溶液，充分?jǐn)嚢杌旌喜⒔��?2h～24h后，對上清酸液進行回收，活化后的污泥用中性濾紙進行瀝干后放入石英玻璃容器中;

　　⑶將步驟⑵制備的活化污泥進行微波處理，處理后，先用70℃以上熱水進行充分浸洗，然后再用蒸餾水進行充分洗滌，使其pH值大于5;

　�、葘⒉襟E⑶處理后的活化污泥放入烘箱，烘干至含水率10﹪以下，研磨，過篩，制得粒徑<0.9㎜的污泥活性炭顆粒，放入干燥器中保存?zhèn)溆?所述污泥活性炭揮發(fā)分13﹪～29﹪，灰分32﹪～50.1﹪，固定碳28.79﹪～43.56﹪，比表面積260m2/g～450m2/g，平均孔徑為3.179 nm。

　　本發(fā)明在步驟⑴中，所述污泥的揮發(fā)分43.5﹪～60.1﹪，灰分32.3﹪～48.7﹪，固定碳7﹪～10﹪。

　　本發(fā)明在步驟⑶中，所述微波處理的條件為微波功率550W，在空氣流量100 mL/min 的情況下，微波輻照330s。

　　本發(fā)明在步驟⑷中，烘干溫度為105 ℃～120 ℃。

　　一種污泥基活性炭在電鍍含鉻廢水中的應(yīng)用，在電鍍含鉻廢水處理中，污泥活性炭用作吸附劑，取100mL初始濃度為15mg/L～300mg/L的六價鉻溶液，調(diào)節(jié)pH至2.0～5.0，加入污泥活性炭0.2g，反應(yīng)60min～180min，取上清液，采用分光光度法測定溶液中殘余六價鉻的濃度，吸附去除率為95.3±4.2﹪。

　　由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明較好的實現(xiàn)了發(fā)明目的，其生產(chǎn)方法簡單，采用微波加熱蒸氣活化法生產(chǎn)的污泥基活性炭表面積顯著擴大，吸附性能良好，不僅成本低廉，同時，變廢為寶，解決了污泥處置這一難題，實現(xiàn)了污泥的資源化。

　　具體實施方式

　　下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。

　　實施例1：

　　一種污泥基活性炭，污泥經(jīng)干燥、活化、微波處理、洗滌、烘干步驟后制備而成;所述污泥活性炭揮發(fā)分13﹪～29﹪，灰分32﹪～50.1﹪，固定碳28.79﹪～43.56﹪，比表面積260m2/g～450m2/g，平均孔徑為3.179 nm。

　　一種污泥基活性炭生產(chǎn)方法，它包括下列步驟：

　　⑴將污泥在105 ℃下恒溫干燥12h～24h(本實施例為20h)，干燥至含水率10﹪以下，研磨，過篩，得到粒徑為1.0㎜～3.0㎜的污泥顆粒;

　　本發(fā)明在步驟⑴中，所述污泥的揮發(fā)分43.5﹪～60.1﹪，灰分32.3﹪～48.7﹪，固定碳7﹪～10﹪。

　　本實施例污泥的揮發(fā)分56.98﹪，灰分34.27﹪，固定碳8.75﹪。

　　⑵以重量計，按照1:1～2(本實施例為1:1.5)的固液比，將步驟⑴制備的污泥顆粒加入濃度為40﹪磷酸溶液，充分?jǐn)嚢杌旌喜⒔��?2h～24h(本實施例為20h)后，對上清酸液進行回收，活化后的污泥用中性濾紙進行瀝干后放入石英玻璃容器中;

　�、菍⒉襟E⑵制備的活化污泥進行微波處理，處理后，先用70℃以上熱水進行充分浸洗，然后再用蒸餾水進行充分洗滌，使其pH值大于5;

　　本發(fā)明在步驟⑶中，所述微波處理的條件為微波功率550W，在空氣流量100 mL/min 的情況下，微波輻照330s。

　　由于將磷酸作為活化劑，不僅起到脫水的作用，同時，還能影響熱分解和抑制揮發(fā)物的形成，從而提高了碳的產(chǎn)率。磷酸活化-微波加熱污泥過程中，由于部分有機物揮發(fā)，部分有機物被固定，從而將污泥轉(zhuǎn)化成了活性炭。

　�、葘⒉襟E⑶處理后的活化污泥放入烘箱，烘干至含水率10﹪以下，研磨，過篩，制得粒徑<0.9㎜的污泥活性炭顆粒，放入干燥器中保存?zhèn)溆?所述污泥活性炭揮發(fā)分13﹪～29﹪，灰分32﹪～50.1﹪，固定碳28.79﹪～43.56﹪，比表面積260m2/g～450m2/g，平均孔徑為3.179 nm。

　　本發(fā)明在步驟⑷中，烘干溫度為105 ℃～120 ℃(本實施例為115 ℃)。

　　本實施例污泥活性炭揮發(fā)分29﹪，灰分42.19﹪，固定碳28.79﹪，比表面積281m2/g，孔徑≥50nm的大孔、2nm<孔徑<50nm的中孔、孔徑≤2nm的小孔的容積分別為47.16×10-3 cm3/g、108.85×10-3 cm3/g、57.44×10-3 cm3/g，平均孔徑為3.179 nm，碘值345mg/g。

　　一種污泥基活性炭在電鍍含鉻廢水中的應(yīng)用，在電鍍含鉻廢水處理中，污泥活性炭用作吸附劑，取100mL初始濃度為15mg/L～300mg/L(本實施例為30mg/L)的六價鉻溶液，調(diào)節(jié)pH至2.0～5.0(本實施例為4.5)，加入污泥活性炭0.2g，反應(yīng)60min～180min(本實施例為90min)，取上清液，采用分光光度法測定溶液中殘余六價鉻的濃度，吸附去除率為98.7﹪。

　　實施例2：

　　本發(fā)明在步驟⑴中，本實施例污泥的揮發(fā)分52.18﹪，灰分43.27﹪，固定碳9.25﹪。

　　本發(fā)明在步驟⑷中，本實施例污泥活性炭揮發(fā)分25﹪，灰分38.19﹪，固定碳33.59﹪，比表面積314m2/g，孔徑≥50nm的大孔、2nm<孔徑<50nm的中孔、孔徑≤2nm的小孔的容積分別為46.26×10-3 cm3/g、110.55×10-3 cm3/g、55.64×10-3 cm3/g，平均孔徑為3.134 nm，碘值348mg/g。

　　在電鍍含鉻廢水處理中，污泥活性炭用作吸附劑，取40mL初始濃度為32.92mg/L的六價鉻溶液，調(diào)節(jié)pH至4.0，加入污泥活性炭0.15g，反應(yīng)120min，取上清液，采用分光光度法測定溶液中殘余六價鉻的濃度，吸附去除率為99.5﹪。

　　余同實施例1。