申请日2017.03.19
公开(公告)日2017.06.13
IPC分类号C01B32/324; C01B32/348; B01J20/20; B01J20/30
摘要
本发明公开了一种利用钛白废酸制备污泥活性炭的方法，本方法将钛白废酸作用于城市污水处理厂二沉池排放的剩余污泥，制备污泥活性炭，制备方法为：1)将二沉池剩余污泥经脱水后于104℃下干燥至恒重，冷却后粉碎并过100目筛;2)将干污泥与钛白废酸按照固液比为1：1～1：3.5搅拌混合均匀，在室温下浸渍活化，经104℃下干燥后按照升温速率为15℃/min在250～500℃温度下活化炭化45～120min;3)冷却后的样品依次用质量分数为10%HCl和70℃左右的去离子水润洗后于104℃下干燥至恒重，待样品冷却后粉碎并过100目筛。制得的污泥活性炭碘吸附值为295.90～406.40mg/g，得率为60.7～62.6%。本发明以剩余污泥和钛白废酸为原料制备污泥活性炭，真正实现了以废治废，变废为宝。该发明不仅操作简便，成本低廉，且制得的污泥活性炭碘吸附值高，具有广阔的应用前景。
权利要求书
1.一种利用钛白废酸制备污泥活性炭的方法，其特征在于，主要的原料为钛白废酸和剩余污泥。
2.根据权利要求1所述的一种利用钛白废酸制备污泥活性炭的方法，其特征在于，将钛白废酸作用于剩余污泥，制备污泥活性炭，具体步骤如下：
1)将二沉池脱水污泥经104℃下干燥至恒重，冷却后粉碎并过100目筛;
2)将步骤1)中制得的过筛干污泥与钛白废酸按照固液比为1：1～1：3.5搅拌混合均匀，在室温下浸渍活化24h，经104℃下干燥后按照升温速率为15℃/min在250～500℃温度下活化炭化45～120min;
3)待步骤2)中经活化炭化后的样品冷却后用质量分数为10%HCl润洗数次至洗液澄清，再用70℃左右的去离子水洗涤至洗液为中性;
4)将步骤3)中制得的样品于104℃下干燥至恒重，待冷却后粉碎并过100目筛，即制得污泥活性炭。
3.按照权利要求2所述的一种利用钛白废酸制备污泥活性炭的方法，其特征在于，步骤2)中过筛干污泥与钛白废酸固液比为1：1，升温速率为15℃/min，炭化温度为250℃，炭化时间为45min。
4.按照权利要求2所述的一种利用钛白废酸制备污泥活性炭的方法，其特征在于，步骤2)中过筛干污泥与钛白废酸固液比为1：3.5，升温速率为15℃/min，炭化温度为500℃，炭化时间为120min。
5.按照权利要求2所述的一种利用钛白废酸制备污泥活性炭的方法，其特征在于，步骤2)中过筛干污泥与钛白废酸固液比为1：3，升温速率为15℃/min，炭化温度为350℃，炭化时间为75min。
6.根据权利要求1-5任一所述的利用钛白废酸制备污泥活性炭的方法，其特征在于，所述的污泥为城市污水处理厂二沉池排放的剩余污泥。
7.根据权利要求1-6任一所述的利用钛白废酸制备污泥活性炭的方法，其特征在于，所述的钛白废酸为钛白粉生产中产生的废酸溶液。
说明书
一种利用钛白废酸制备污泥活性炭的方法
技术领域
本发明属于活性炭制备领域，具体涉及一种利用钛白废酸制备污泥活性炭的方法。
背景技术
随着城市化进程的加快，城镇污水处理行业得到了快速发展。据统计，截至2015年初，全国市县累计建成市政污水处理厂3892座，污水日处理能力约1.76亿立方米。作为污水处理的衍生品——剩余污泥，其产量也呈现高速增长趋势，根据环保部的统计，2014年我国城镇污泥产量为2801.47万吨，同比增长达11.57%。面对大量污泥的产生，目前，我国普遍采用的处理方式为卫生填埋、堆肥处理、热干化与焚烧处理等，其中以卫生填埋为主。大量污泥的填埋，不仅占用了大量的土地资源，同时，污泥中有机物含量较高，若将其进行填埋处理，是对“资源”的一种浪费;与此同时，填埋污泥中含有大量的细菌、病原体和重金属等，可能会带来巨大的生态污染破坏和潜在的环境风险。因此，开发一种污泥资源化利用技术便成为化解当前污泥处置困境的最佳选择。
在钛白粉的生产工艺中会产生大量的钛白废酸溶液(含硫酸质量浓度约20%，Fe2+质量浓度约3%)，据统计，每生产1吨钛白粉，会产生8～10吨左右的废酸。目前，国内钛白粉产量近7万t/a，按粗略估算，全国钛白粉厂每年至少产生56～100万t的废酸。数量如此庞大的废液如果肆意排放将会对环境产生巨大影响，但若经处理达标后排放又会花费大量处理费用，给企业带来巨大的资金压力。
发明内容
针对现有污泥处置技术存在的不足及钛白废酸处理存在的难题，本发明提供一种利用钛白废酸制备污泥活性炭的方法，以解决剩余污泥的处置和钛白废酸的处理对环境和经济带来的压力。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种利用钛白废酸制备污泥活性炭的方法，该技术是将钛白废酸作用于城市污水处理厂二沉池排放的剩余污泥，制备污泥活性炭，从而达到以废治废，变废为宝的目的。
具体包括以下步骤：
1)将二沉池脱水污泥经104℃下干燥至恒重，冷却后粉碎并过100目筛;
2)将步骤1)中制得的过筛干污泥与钛白废酸按照固液比为1：1～1：3.5搅拌混合均匀，在室温下浸渍活化24h，经104℃下干燥后按照升温速率为15℃/min在250～500℃温度下活化炭化45～120min;
3)待步骤2)中经活化炭化后的样品冷却后用质量分数为10%HCl润洗数次至洗液澄清，再用70℃左右的去离子水洗涤至洗液为中性;
4)将步骤3)中制得的样品于104℃下干燥至恒重，待冷却后粉碎并过100目筛，即制得污泥活性炭。
作为一种改进，步骤2)中的具体参数可以优化为：过筛干污泥与钛白废酸固液比为1：1，升温速率为15℃/min，炭化温度为250℃，炭化时间为45min;
作为另一种改进，步骤2)中的具体参数也可以优化为：过筛干污泥与钛白废酸固液比为1：3.5，升温速率为15℃/min，炭化温度为500℃，炭化时间为120min;
作为又一种改进，步骤2)中的具体参数也可以优化为：过筛干污泥与钛白废酸固液比为1：3，升温速率为15℃/min，炭化温度为350℃，炭化时间为75min。
本发明的优点在于以剩余污泥和钛白废酸为原料制备污泥活性炭，既解决了困扰污水处理企业污泥处置难题，又大大降低了钛白粉生产企业用于钛白废酸处置的费用开支，与此同时，将两者联合用于制备污泥活性炭，实现了以废治废，变废为宝，大大降低了活性炭的制备成本。制得的污泥活性炭碘吸附值为295.90～406.40mg/g，得率为60.7～62.6%。
