申請(qǐng)日2013.09.29

　　公開(公告)日2015.08.19

　　IPC分類號(hào)B01J20/20; B01J20/30; B01J20/28

　　摘要

　　本發(fā)明提供一步法制備污泥基成型活性炭的方法，以污泥為原料，把過(guò)100～200目的污泥和自制納米級(jí)Fe3O4按一定比例均勻復(fù)合成粉末狀磁性活性炭前驅(qū)體，再用酚醛樹脂-硅溶膠作為粘結(jié)劑和發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺將粉末狀磁性活性炭前驅(qū)體均勻粘結(jié)成具有豐富孔隙結(jié)構(gòu)的成型磁性活性炭前驅(qū)體，最后將成型磁性活性炭前驅(qū)體進(jìn)行一定的炭化活化處理，即可得到所述污泥基成型磁性活性炭。本發(fā)明方法以污泥為主要原料實(shí)現(xiàn)了污泥的資源化利用，且回收方便，可重復(fù)利用，且該污泥基成型磁性活性炭具有穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)而擁有良好的磁穩(wěn)定性，可廣泛用于污水處理和土壤污染治理等領(lǐng)域。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種一步法制備污泥基成型磁性活性炭的方法，其特征在于：具體包括如下操作步驟：

　　(1)污泥預(yù)處理：將污泥晾曬、風(fēng)干后進(jìn)行破碎，過(guò)100～200目篩得干污泥;取污泥與濃度為1～3mol/L的ZnCl2溶液并按1～2:1液固比混合均勻，之后置于65～95℃的水浴條中恒溫放置0.5～2h，然后置于60～105℃的烘箱中干燥24h;

　　(2)制備成型磁性活性炭前驅(qū)體：取經(jīng)步驟(1)預(yù)處理后的污泥100重量份與自制納米級(jí)Fe3O45～30重量份混合、研磨均勻，再加入偶氮二甲酰胺5～20重量份混合、碾磨均勻，得污泥混合物，備用;另取凹凸棒土5～20重量份、酚醛樹脂10～30重量份混合、研磨均勻，得配料混合物，備用;稱取硅溶膠并采用去離子水配置硅溶膠溶液，所稱取硅溶膠的質(zhì)量為污泥混合物與配料混合物總質(zhì)量的20～40%，且所述硅溶膠中二氧化硅的質(zhì)量百分比為20%～35%;將配料混合物投至該硅溶膠溶液中并攪拌1～6h，再加入所得污泥混合物攪拌1～3h，得粘稠狀的混合膠液，然后在攪拌下干燥所述混合膠液至含水率為5～15%，再用模具壓制成型，并于85～105℃下干燥至恒重，即得成型磁性活性炭前驅(qū)體;

　　其中，自制納米級(jí)Fe3O4的制備過(guò)程為：分別稱取FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O并溶于適量的去離子水中，且Fe3+與Fe2+的摩爾比為1～2:1，之后逐滴加入質(zhì)量濃度為25%的NH3·H2O作為共沉淀劑至溶液pH為10～13，攪拌使其混合均勻并產(chǎn)生黑色沉淀，然后將生成的黑色沉淀置于65～95℃水浴中恒溫加熱30～60min進(jìn)行熟化以生產(chǎn)Fe3O4粒子;采用磁鐵收集Fe3O4粒子，并棄掉剩余液，接著將Fe3O4粒子先用氨水洗滌2～5次，再用去離子水沖洗以洗掉Fe3O4粒子上的剩余鹽類，即可得到帶磁性的Fe3O4粒子，將該Fe3O4粒子置于80～105℃干燥箱中烘至恒重;往干燥結(jié)束后的Fe3O4粒子中加入表面活性劑和50～100mL去離子水，且表面活性劑與Fe3O4粒子的質(zhì)量比為1～5:20，再滴入2～5滴濃度為5mol/L的NaOH溶液，得混合物;將混合物 置于80～95℃的水浴中恒溫穩(wěn)定30～60min，使表面活性劑充分吸附于Fe3O4粒子表面，恒溫穩(wěn)定后出現(xiàn)分層并棄去上清液，最后將Fe3O4粒子置于80～105℃干燥箱中烘8～12h，即可得到所述自制納米級(jí)Fe3O4;

　　(3)制備成型磁性活性炭：將步驟(2)所得成型磁性活性炭前驅(qū)體于650～950℃下炭化活化處理30～90min，即得污泥基成型磁性活性炭。

　　2.如權(quán)利要求1所述的一步法制備污泥基成型磁性活性炭的方法，其特征在于：所述步驟(1)中的污泥為城市污水處理廠脫水房所產(chǎn)生的污泥。

　　3.如權(quán)利要求1所述的一步法制備污泥基成型磁性活性炭的方法，其特征在于：所述步驟(2)中的凹凸棒土為過(guò)100～200目篩所得。

　　說(shuō)明書

　　一步法制備污泥基成型磁性活性炭的方法

　　【技術(shù)領(lǐng)域】

　　本發(fā)明涉及環(huán)保領(lǐng)域的一種制備方法，尤其涉及一種一步法制備污泥基 成型磁性活性炭的方法。

　　【背景技術(shù)】

　　活性炭是一種具有較大比表面積、發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)、強(qiáng)吸附能力的一種 多孔性材料，其對(duì)氣體、溶液中的重金屬、有機(jī)物、無(wú)機(jī)物以及膠體顆粒具 有很強(qiáng)的吸附能力，而且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，因此在環(huán)境治理、國(guó)防工業(yè)、化學(xué) 工業(yè)、食品工業(yè)等行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用。

　　商品活性炭多是以煤、木材和果殼等為主要原料，但是由于資源有限、 技術(shù)限制，造成活性炭的生產(chǎn)及應(yīng)用成本較高，如中國(guó)專利02160182.8，其 制造成本太高。隨著工業(yè)化水平的提高，活性炭的需求量逐漸增大，人們的 生產(chǎn)活性炭的同時(shí)也在尋求高性能低成本的活性炭制備技術(shù)。污水處理廠脫 水污泥的含碳有機(jī)物含量約60%～70%，是制造活性炭所需的原料成分，將 污泥作為原料制備污泥活性炭，不僅節(jié)約了煤、木材等珍貴資源，還解決了 污泥處理處置這一環(huán)境問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了污泥的資源化，變廢為寶，達(dá)到以廢治 廢的目的。

　　由污泥制備的活性炭主要為粉末炭，粉末炭具有價(jià)格低廉、吸附速度快 等優(yōu)點(diǎn)，但其在實(shí)際應(yīng)用中存在回收困難、使用壽命短、有粉塵污染的缺點(diǎn)， 這些使得粉末炭在環(huán)境治理領(lǐng)域及其他方面的應(yīng)用受到極大的限制。而磁性 活性炭作為一種新型功能材料，是以活性炭為基體，負(fù)載某種磁性材料而得 到的。其具有良好的吸附性能，又能通過(guò)磁選回收，解決了采用傳統(tǒng)的過(guò)濾 分離法容易引起濾網(wǎng)堵塞或活性炭的流失等問(wèn)題，但是現(xiàn)有磁性活性炭的制 備方法也存在著缺陷，例如：申請(qǐng)?zhí)朇NZL201010525821.9的中國(guó)專利“一 種煤基磁性活性炭的制備方法及其煤基磁性活性炭”揭露了一種煤基磁性活 性炭的制備方法，其是以煤為基料，以氫氧化鐵為磁性添加劑來(lái)制備磁性活 性炭，該方法的最終產(chǎn)物是Fe3C，需要高溫環(huán)境，反應(yīng)條件較為嚴(yán)格，且Fe3C 的磁性能穩(wěn)定性較差，應(yīng)用受到限制;中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N201110279333.9、 名稱為“一種處理船舶艙底含油污水及制備其除污用磁性活性炭的方法”，及 申請(qǐng)?zhí)枮镃N201010623955.4、名稱為：“一種復(fù)合磁性吸附材料及其制備方 法和應(yīng)用”，此兩專利中所揭露的磁性活性炭制備方法不僅反應(yīng)條件要求苛 刻，而且直接以Fe3O4為磁源，由于磁粒子粒徑較大，通過(guò)簡(jiǎn)單的研磨、混 合難以深入活性炭的孔道，從而導(dǎo)致磁分子分布不均勻，且磁源容易脫落， 進(jìn)而影響磁性炭的磁性能穩(wěn)定。

　　成型活性炭的種類頗多，常見的成型炭主要有蜂窩狀、氈狀、纖維狀、 柱狀、球狀等。成型炭與粉末炭相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度高、尺寸均勻、 形狀固定、表觀密度和導(dǎo)熱系數(shù)大，有利于運(yùn)輸儲(chǔ)存，且無(wú)粉塵污染，可以 滿足相關(guān)行業(yè)的多種用途，擴(kuò)大了污泥活性炭的應(yīng)用領(lǐng)域。用于活性炭成型 的粘結(jié)劑主要有無(wú)機(jī)粘結(jié)劑和有機(jī)粘結(jié)劑兩大類。常見的無(wú)機(jī)粘結(jié)劑主要有 陶瓷、皂土、水玻璃、蠟等，此類粘結(jié)劑表面一般具有極性，而且其制得成 型活性炭機(jī)械強(qiáng)度較高，對(duì)某些氣體比原碳具有更強(qiáng)的吸附能力，且耐高溫、 成本低廉、不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染，但是無(wú)機(jī)粘結(jié)劑對(duì)比表面積的影響較 大，易堵塞活性炭的孔隙，影響吸附效果，因此不適于制備需要高比表面積 的成型碳。常見的有機(jī)粘結(jié)劑主要有腐植酸及其鈉鹽、黏結(jié)性木質(zhì)素、煤焦 油、聚乙烯醇及其衍生物、酚醛樹脂等，此類粘結(jié)劑制得的成型活性炭具有 較高的比表面積，但是其機(jī)械強(qiáng)度不是很好，而且有機(jī)粘結(jié)劑可以通過(guò)后續(xù) 的熱處理，得以部分的分解，以提高吸附性能，但是大多數(shù)有機(jī)粘結(jié)劑成本 較高，毒性較大容易對(duì)環(huán)境造成二次污染。因此，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求對(duì)粘結(jié)劑 進(jìn)行合理的選擇，使其既能滿足使用要求又不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。

　　綜上可知，目前關(guān)于成型活性炭與磁性活性炭各自的相關(guān)文獻(xiàn)及報(bào)道較 為常見，但將磁化與成型技術(shù)相結(jié)合來(lái)進(jìn)行制備成型磁性活性炭的制備技術(shù) 少有報(bào)道，尤其是制備成本較低強(qiáng)度較高、磁性能良好的成型磁性活性炭的 技術(shù)更是稀缺。

　　【發(fā)明內(nèi)容】

　　本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種一步法制備污泥基成型磁性活 性炭的方法，所得污泥基成型磁性活性炭具有穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)、良好的磁性能和 耐水性、及豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，且便于回收再利用。

　　本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題的：一種一步法制備污泥 基成型磁性活性炭的方法，其具體包括如下操作步驟：

　　(1)污泥預(yù)處理：將污泥晾曬、風(fēng)干后進(jìn)行破碎，過(guò)100～200目篩得干 污泥;取污泥與濃度為1～3mol/L的ZnCl2溶液并按1～2:1液固比混合均勻， 之后置于65～95℃的水浴條中恒溫放置0.5～2h，然后置于60～105℃的烘箱中 干燥24h;

　　(2)制備成型磁性活性炭前驅(qū)體：取經(jīng)步驟(1)預(yù)處理后的污泥100 重量份與自制納米級(jí)Fe3O45～30重量份混合、研磨均勻，再加入偶氮二甲酰 胺5～20重量份混合、碾磨均勻，得污泥混合物，備用;另取凹凸棒土5～20 重量份、酚醛樹脂10～30重量份混合、研磨均勻，得配料混合物，備用;稱 取硅溶膠并采用去離子水配置硅溶膠溶液，所稱取硅溶膠的質(zhì)量為污泥混合 物與配料混合物總質(zhì)量的20～40%，且所述硅溶膠中二氧化硅的質(zhì)量百分比為 20%～35%;將所得配料混合物投至該硅溶膠溶液中并攪拌1～6h，再加入所得 污泥混合物攪拌1～3h，得粘稠狀的混合膠液，然后在攪拌下干燥所述混合膠 液至含水率為5～15%，再用模具壓制成型，并于85～105℃下干燥至恒重， 即得成型磁性活性炭前驅(qū)體;

　　其中，自制納米級(jí)Fe3O4的制備過(guò)程為：分別稱取FeSO4·7H2O和 FeCl3·6H2O并溶于適量的去離子水中，且Fe3+與Fe2+的摩爾比為1～2:1，之 后逐滴加入質(zhì)量濃度為25%的NH3·H2O作為共沉淀劑至溶液pH為10～13， 攪拌使其混合均勻并產(chǎn)生黑色沉淀，然后將生成的黑色沉淀置于65～95℃水 浴中恒溫加熱30～60min進(jìn)行熟化以生產(chǎn)Fe3O4粒子;采用磁鐵收集Fe3O4粒 子，并棄掉剩余液，接著將Fe3O4粒子先用氨水洗滌2～5次，再用去離子水 沖洗以洗掉Fe3O4粒子上的剩余鹽類，即可得到帶磁性的Fe3O4粒子，將該 Fe3O4粒子置于80～105℃干燥箱中烘至恒重;往干燥結(jié)束后的Fe3O4粒子中加 入表面活性劑和50～100mL去離子水，且表面活性劑與Fe3O4粒子的質(zhì)量比 為1～5:20，再滴入2～5滴濃度為5mol/L的NaOH溶液，得混合物;將混合物 置于80～95℃的水浴中恒溫穩(wěn)定30～60min，使表面活性劑充分吸附于Fe3O4粒子表面，恒溫穩(wěn)定后出現(xiàn)分層并棄去上清液，最后將Fe3O4粒子置于80～105 ℃干燥箱中烘8～12h，即可得到所述自制納米級(jí)Fe3O4;

　　(3)制備成型磁性活性炭：將步驟(2)所得得成型磁性活性炭前驅(qū)體 于650～950℃下炭化活化處理30～90min，即得污泥基成型磁性活性炭。

　　進(jìn)一步地，所述步聚(1)中的污泥為為城市污水處理廠脫水房所產(chǎn)生的 污泥。

　　進(jìn)一步地，所述步聚(2)中的凹凸棒土為過(guò)100～200目篩所得。

　　本發(fā)明一步法制備污泥基成型磁性活性炭的方法的有益效果在于：采用 來(lái)源廣泛，廉價(jià)易得的原料制備污泥基成型磁性活性炭，實(shí)現(xiàn)了污泥的資源 化利用，且回收方便，可重復(fù)利用;而且制得的污泥基成型磁性活性炭尺寸 均勻、形狀固定，不僅具有較為抗壓強(qiáng)度高、耐磨性好的特點(diǎn)，此外，其比 飽和磁化強(qiáng)度高且穩(wěn)，可防止活性炭碎末的掉落及滿足磁選的要求，因此， 本發(fā)明制備所得的污泥基成型活性炭在污水處理和土壤重金屬污染治理等領(lǐng) 域有著良好的應(yīng)用前景。

　　【具體實(shí)施方式】

　　本發(fā)明一步法制備污泥基成型磁性活性炭的方法，其具體包括如下操作 步驟：

　　(1)污泥預(yù)處理：將污泥晾曬、風(fēng)干后進(jìn)行破碎，過(guò)100～200目篩得干 污泥;取污泥與濃度為1～3mol/L的ZnCl2溶液并按1～2:1液固比混合均勻， 之后置于65～95℃的水浴條中恒溫放置0.5～2h，然后置于60～105℃的烘箱中 干燥24h;

　　(2)制備成型磁性活性炭前驅(qū)體：取經(jīng)步驟(1)預(yù)處理后的污泥100 重量份與自制納米級(jí)Fe3O45～30重量份混合、研磨均勻，再加入偶氮二甲酰 胺5～20重量份混合、碾磨均勻，得污泥混合物，備用;另取凹凸棒土5～20 重量份、酚醛樹脂10～30重量份混合、研磨均勻，得配料混合物，備用;

　　稱取硅溶膠并采用去離子水配置硅溶膠溶液，所稱取硅溶膠的質(zhì)量為污泥混 合物與配料混合物總質(zhì)量的20～40%，且所述硅溶膠中二氧化硅的質(zhì)量百分比 為20%～35%;將所得配料混合物投至該硅溶膠溶液中并攪拌1～6h，再加入 所得污泥混合物攪拌1～3h，得粘稠狀的混合膠液，然后在攪拌下干燥所述混 合膠液至含水率為5～15%，再用模具壓制成型，并于85～105℃下干燥至恒 重，即得成型磁性活性炭前驅(qū)體;

　　其中，自制納米級(jí)Fe3O4的制備過(guò)程為：分別稱取FeSO4·7H2O和 FeCl3·6H2O并溶于適量的去離子水中，且Fe3+與Fe2+的摩爾比為1～2:1，之 后逐滴加入質(zhì)量濃度為25%的NH3·H2O作為共沉淀劑至溶液pH為10～13， 攪拌使其混合均勻并產(chǎn)生黑色沉淀，然后將生成的黑色沉淀置于65～95℃水 浴中恒溫加熱30～60min進(jìn)行熟化以生產(chǎn)Fe3O4粒子;采用磁鐵收集Fe3O4粒 子，并棄掉剩余液，接著將Fe3O4粒子先用氨水洗滌2～5次，再用去離子水 沖洗以洗掉Fe3O4粒子上的剩余鹽類，即可得到帶磁性的Fe3O4粒子，將該 Fe3O4粒子置于80～105℃干燥箱中烘至恒重;往干燥結(jié)束后的Fe3O4粒子中加 入表面活性劑和50～100mL去離子水，且表面活性劑與Fe3O4粒子的質(zhì)量比 為1～5:20，再滴入2～5滴濃度為5mol/L的NaOH溶液，得混合物;將混合物 置于80～95℃的水浴中恒溫穩(wěn)定30～60min，使表面活性劑充分吸附于Fe3O4粒子表面，恒溫穩(wěn)定后出現(xiàn)分層并棄去上清液，最后將Fe3O4粒子置于80～105 ℃干燥箱中烘8h，即可得到所述自制納米級(jí)Fe3O4;

　　(3)制備成型磁性活性炭：將步驟(2)所得得成型磁性活性炭前驅(qū)體 于650～950℃下炭化活化處理30～90min，即得污泥基成型磁性活性炭。

　　其中，步聚(1)中的污泥為為城市污水處理廠脫水房所產(chǎn)生的污泥;步 聚(2)中的凹凸棒土為過(guò)100～200目篩所得。

　　需要說(shuō)明的是：本發(fā)明選用自制的納米級(jí)Fe3O4作為磁源，促進(jìn)了整個(gè) 制備過(guò)程，經(jīng)過(guò)污泥預(yù)處理、制備成型磁性活性炭前驅(qū)體、最后炭化活化的 三階段工藝，實(shí)現(xiàn)了以污泥為主要原料制備污泥基成型磁性污泥活性炭;在 制備過(guò)程中，磁源被炭基體包裹，解決了炭/磁復(fù)合材料吸附性能下降，磁源 脫落的問(wèn)題，綜合性能穩(wěn)定，利于回收再利用;此外，在成型磁性活性炭前 驅(qū)體的制備階段，選用凹凸棒土為添加劑、以酚醛樹脂、硅溶膠作為粘結(jié)劑， 其中酚醛樹脂作為一種有機(jī)粘結(jié)劑，會(huì)在后續(xù)的熱處理過(guò)程中部分分解，為 成型磁性活性炭提供一定的孔隙結(jié)構(gòu);以凹凸棒土為添加劑，硅溶膠作為一 種無(wú)機(jī)粘結(jié)劑，凹凸棒土可提高活性炭的濕態(tài)成型能力，其自身特殊的空隙 結(jié)構(gòu)可穩(wěn)定活性炭的比表面積，當(dāng)凹凸棒土加入量合適時(shí)，硅溶膠在凹凸棒 土顆粒表面形成均勻的膠體層，硅溶膠協(xié)同凹凸棒土粘結(jié)粉體活性炭并形成 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，經(jīng)熱處理后成型活性炭的強(qiáng)度較高，而且濕態(tài)強(qiáng)度較優(yōu);選用偶 氮二甲酰胺可以起到發(fā)泡孔化作用，促進(jìn)污泥基成型磁性活性炭具有豐富的 孔隙結(jié)構(gòu)。

　　為了進(jìn)一步闡述本發(fā)明即污泥基成型磁性活性炭的制備方法的具體操作 過(guò)程，申請(qǐng)人例舉了如下幾個(gè)實(shí)施例。

　　實(shí)施例一

　　污泥預(yù)處理：將污泥晾曬、風(fēng)干后進(jìn)行破碎，過(guò)100目篩得干污泥;取 污泥與濃度為3mol/L的ZnCl2溶液并按1.5:1液固比混合均勻，之后置于85 ℃的水浴條中恒溫放置1h，然后置于95℃的烘箱中干燥24h;

　　制備成型磁性活性炭前驅(qū)體：取10g經(jīng)預(yù)處理后的污泥與1.5g自制納米 級(jí)Fe3O4混合、研磨均勻，再加入1.5g偶氮二甲酰胺混合、碾磨均勻，得污 泥混合物，備用;另取1g凹凸棒土、2.5g酚醛樹脂混合、研磨均勻，得配料 混合物，備用;稱取硅溶膠并采用去離子水配置硅溶膠溶液，所稱取硅溶膠 的質(zhì)量為污泥混合物與配料混合物總質(zhì)量的25%即4.125g;將所得配料混合 物投至該硅溶膠溶液中并攪拌3h，再加入所得污泥混合物攪拌2h，得粘稠狀 的混合膠液，然后在攪拌下干燥所述混合膠液至含水率為10%，再用模具壓 制成型，并于85℃下干燥至恒重，即得成型磁性活性炭前驅(qū)體;

　　本實(shí)施例中自制納米級(jí)Fe3O4的制備過(guò)程為：分別稱取FeSO4·7H2O和 FeCl3·6H2O并溶于適量的去離子水中，且Fe3+與Fe2+的摩爾比為1.75:1，之 后逐滴加入質(zhì)量濃度為25%的NH3·H2O作為共沉淀劑至溶液pH為10，攪 拌使其混合均勻并產(chǎn)生黑色沉淀，然后將生成的黑色沉淀置于95℃水浴中恒 溫加熱40min進(jìn)行熟化以生產(chǎn)Fe3O4粒子;采用磁鐵收集Fe3O4粒子，并棄掉 剩余液，接著將Fe3O4粒子先用氨水洗滌3次，再用去離子水沖洗以洗掉Fe3O4粒子上的剩余鹽類，即可得到帶磁性的Fe3O4粒子，將該Fe3O4粒子置于85 ℃干燥箱中烘至恒重;往干燥結(jié)束后的Fe3O4粒子中加入表面活性劑和50mL 去離子水，且表面活性劑與Fe3O4粒子的質(zhì)量比為1:10，再滴入2滴濃度為 5mol/L的NaOH溶液，得混合物;將混合物置于80℃的水浴中恒溫穩(wěn)定 50min，使表面活性劑充分吸附于Fe3O4粒子表面，恒溫穩(wěn)定后出現(xiàn)分層并棄 去上清液，最后將Fe3O4粒子置于105℃干燥箱中烘8h，即可得到所述自制 納米級(jí)Fe3O4;

　　制備成型磁性活性炭：將成型磁性活性炭前驅(qū)體于750℃下炭化活化處 理40min，即得污泥基成型磁性活性炭。

　　通過(guò)觀察檢測(cè)可知，本實(shí)施例所得的污泥基成型磁性活性炭為直徑約 3mm的近球形顆粒，具有較高的抗壓強(qiáng)度、耐磨性好、形狀固定、尺寸均勻; 且其比飽和磁化強(qiáng)度達(dá)10.3928emu/g、抗壓強(qiáng)度達(dá)5.21Mpa、比表面積為 212m2/g。

　　實(shí)施例二

　　污泥預(yù)處理：將污泥晾曬、風(fēng)干后進(jìn)行破碎，過(guò)150目篩得干污泥;取 污泥與濃度為2mol/L的ZnCl2溶液并按2:1液固比混合均勻，之后置于65℃ 的水浴條中恒溫放置2h，然后置于95℃的烘箱中干燥24h;

　　制備成型磁性活性炭前驅(qū)體：取10g經(jīng)預(yù)處理后的污泥與2g自制納米級(jí) Fe3O4混合、研磨均勻，再加入2g偶氮二甲酰胺混合、碾磨均勻，得污泥混 合物，備用;另取1g凹凸棒土、2.5g酚醛樹脂混合、研磨均勻，得配料混合 物，備用;稱取硅溶膠并采用去離子水配置硅溶膠溶液，所稱取硅溶膠的質(zhì) 量為污泥混合物與配料混合物總質(zhì)量的20%即3.5g;所述硅溶膠中二氧化硅 的質(zhì)量百分比為20%;將所得配料混合物投至該硅溶膠溶液中并攪拌4h，再 加入所得污泥混合物攪拌2.5h，得粘稠狀的混合膠液，然后在攪拌下干燥所 述混合膠液至含水率為6%，再用模具壓制成型，并于95℃下干燥至恒重， 即得成型磁性活性炭前驅(qū)體;

　　本實(shí)施例中自制納米級(jí)Fe3O4的制備過(guò)程為：分別稱取FeSO4·7H2O和 FeCl3·6H2O并溶于適量的去離子水中，且Fe3+與Fe2+的摩爾比為1:1，之后 逐滴加入質(zhì)量濃度為25%的NH3·H2O作為共沉淀劑至溶液pH為10，攪拌 使其混合均勻并產(chǎn)生黑色沉淀，然后將生成的黑色沉淀置于65℃水浴中恒溫 加熱60min進(jìn)行熟化以生產(chǎn)Fe3O4粒子;采用磁鐵收集Fe3O4粒子，并棄掉剩 余液，接著將Fe3O4粒子先用氨水洗滌2次，再用去離子水沖洗以洗掉Fe3O4粒子上的剩余鹽類，即可得到帶磁性的Fe3O4粒子，將該Fe3O4粒子置于80 ℃干燥箱中烘至恒重;往干燥結(jié)束后的Fe3O4粒子中加入表面活性劑和80mL 去離子水，且表面活性劑與Fe3O4粒子的質(zhì)量比為3:20，再滴入3滴濃度為 5mol/L的NaOH溶液，得混合物;將混合物置于90℃的水浴中恒溫穩(wěn)定 60min，使表面活性劑充分吸附于Fe3O4粒子表面，棄去上清液，最后將Fe3O4粒子置于95℃干燥箱中烘10h，即可得到所述自制納米級(jí)Fe3O4;

　　制備成型磁性活性炭：將成型磁性活性炭前驅(qū)體于850℃下炭化活化處 理50min，即得污泥基成型磁性活性炭。

　　通過(guò)觀察檢測(cè)可知，本實(shí)施例所得的污泥基成型磁性活性炭為直徑約 4.1mm的近球形顆粒，且具有較高的抗壓強(qiáng)度、耐磨性好、形狀固定、尺寸 均勻;其比飽和磁化強(qiáng)度達(dá)13.3187emu/g、抗壓強(qiáng)度達(dá)5.41Mpa、比表面積 為198m2/g。

　　實(shí)施例三

　　污泥預(yù)處理：將污泥晾曬、風(fēng)干后進(jìn)行破碎，過(guò)200目篩得干污泥;取 污泥與濃度為3mol/L的ZnCl2溶液并按2:1液固比混合均勻，之后置于95℃ 的水浴條中恒溫放置2h，然后置于105℃的烘箱中干燥24h;

　　制備成型磁性活性炭前驅(qū)體：取10g經(jīng)預(yù)處理后的污泥與2.5g自制納米 級(jí)Fe3O4混合、研磨均勻，再加入2g偶氮二甲酰胺混合、碾磨均勻，得污泥 混合物，備用;另取1.5g凹凸棒土、2g酚醛樹脂混合、研磨均勻，得配料混 合液，得配料混合物，備用;稱取硅溶膠并采用去離子水配置硅溶膠溶液， 所稱取硅溶膠的質(zhì)量為污泥混合物與配料混合物總質(zhì)量的20%即3.6g;所述 硅溶膠中二氧化硅的質(zhì)量百分比為25%;將所得配料混合物投至該硅溶膠溶 液中并攪拌5h，再加入所得污泥混合物攪拌2h，得粘稠狀的混合膠液，然后 在攪拌下干燥所述混合膠液至含水率為12%，再用模具壓制成型，并于105 ℃下干燥至恒重，即得成型磁性活性炭前驅(qū)體;

　　本實(shí)施例中自制納米級(jí)Fe3O4的制備過(guò)程為：分別稱取FeSO4·7H2O和 FeCl3·6H2O并溶于適量的去離子水中，且Fe3+與Fe2+的摩爾比為2:1，之后 逐滴加入質(zhì)量濃度為25%的NH3·H2O作為共沉淀劑至溶液pH為12，攪拌 使其混合均勻并產(chǎn)生黑色沉淀，然后將生成的黑色沉淀置于95℃水浴中恒溫 加熱60min進(jìn)行熟化以生產(chǎn)Fe3O4粒子;采用磁鐵收集Fe3O4粒子，并棄掉剩 余液，接著將Fe3O4粒子先用氨水洗滌4次，再用去離子水沖洗以洗掉Fe3O4粒子上的剩余鹽類，即可得到帶磁性的Fe3O4粒子，將該Fe3O4粒子置于80 ℃干燥箱中烘至恒重;往干燥結(jié)束后的Fe3O4粒子中加入表面活性劑和100mL 去離子水，且表面活性劑與Fe3O4粒子的質(zhì)量比為1:5，再滴入4滴濃度為 5mol/L的NaOH溶液，得混合物;將混合物置于95℃的水浴中恒溫穩(wěn)定 40min，使表面活性劑充分吸附于Fe3O4粒子表面，棄去上清液，最后將Fe3O4粒子置于85℃干燥箱中烘12h，即可得到所述自制納米級(jí)Fe3O4;

　　制備成型磁性活性炭：將步驟(2)所得得成型磁性活性炭前驅(qū)體于800℃ 下炭化活化處理60min，即得污泥基成型磁性活性炭。

　　通過(guò)觀察檢測(cè)可知，本實(shí)施例所得的污泥基成型磁性活性炭為直徑約 3.5mm的近球形顆粒，且具有較高的抗壓強(qiáng)度、耐磨性好、形狀固定、尺寸 均勻;其比飽和磁化強(qiáng)度達(dá)15.2197emu/g、抗壓強(qiáng)度達(dá)4.77Mpa、比表面積 為174m2/g。

　　綜上所述，本發(fā)明所述污泥基成型活性炭是采用來(lái)源廣泛，廉價(jià)易得的 原料即污泥制備而成的，實(shí)現(xiàn)了污泥的資源化利用，且回收方便，可重復(fù)利 用;而且制得的污泥基成型磁性活性炭尺寸均勻、形狀固定，不僅具有較為 抗壓強(qiáng)度高、耐磨性好的特點(diǎn)，此外，其比飽和磁化強(qiáng)度高且穩(wěn)，可防止活 性炭碎末的掉落及滿足磁選的要求，因此，本發(fā)明制備所得的污泥基成型活 性炭在污水處理和土壤重金屬污染治理等領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。