申请日2015.12.27
公开(公告)日2016.04.20
IPC分类号C01B31/12; B09B3/00; C02F11/10; C02F11/12
摘要
本发明公开了一种利用稻壳和污水厂污泥制备活性炭的方法，该方法至少包括如下步骤：步骤1：将农业废弃物稻壳与废水处理系统产生的污泥混合，并进行干燥处理。步骤2：将干燥处理后的产物进行高温密闭碳化，并将碳化产物进行研碎。步骤3：将研碎的碳化产物与NaOH溶液混合，并进行干燥处理。步骤4：在密闭条件下将干燥处理后的产物进行预处理并活化。步骤5：将活化后的产物水洗至中心，并烘干得到活性炭。本发明避免了稻壳焚烧和污泥带来的二次污染问题，既实现了废物的处理目的，又实现了资源化利用，实现了经济价值;由于采用了干法活化，制得的活性炭性能好;工艺过程友好，无副反应发生。
摘要附图
权利要求书
1.一种利用稻壳和污水厂污泥制备活性炭的方法，其特征在于：该方法至少包括如下步骤：
步骤1：将农业废弃物稻壳与废水处理系统产生的污泥混合，并进行干燥处理;
步骤2：将干燥处理后的产物进行高温密闭碳化，并将碳化产物进行研碎;
步骤3：将研碎的碳化产物与NaOH溶液混合，并进行干燥处理;
步骤4：在密闭条件下将干燥处理后的产物进行预处理并活化;
步骤5：将活化后的产物水洗至中心，并烘干得到活性炭。
2.根据权利要求1所述的利用稻壳和污水厂污泥制备活性炭的方法，其特征在于：在所述的步骤1中，所述的稻壳与所述的污泥的混合比例为5%-30%。
3.根据权利要求1所述的利用稻壳和污水厂污泥制备活性炭的方法，其特征在于：在所述的步骤1中，所述的干燥处理的温度范围为100℃-150℃，所述的干燥处理的时间为2小时-3小时。
4.根据权利要求1所述的利用稻壳和污水厂污泥制备活性炭的方法，其特征在于：在所述的步骤2中，所述的高温密闭碳化的温度范围为400℃-550℃。
5.根据权利要求1所述的利用稻壳和污水厂污泥制备活性炭的方法，其特征在于：在所述的步骤2中，所述的研碎的碳化产物在200目以下。
6.根据权利要求1所述的利用稻壳和污水厂污泥制备活性炭的方法，其特征在于：在所述的步骤3中，所述的NaOH溶液的质量浓度为20%-50%。
7.根据权利要求1所述的利用稻壳和污水厂污泥制备活性炭的方法，其特征在于：在所述的步骤3中，所述的干燥处理的温度范围为100℃-150℃，所述的干燥处理的时间为2小时-3小时。
8.根据权利要求1所述的利用稻壳和污水厂污泥制备活性炭的方法，其特征在于：在所述的步骤4中，所述的预处理的温度范围为400℃-550℃，所述的预处理的时间为20分钟-60分钟。
9.根据权利要求1所述的利用稻壳和污水厂污泥制备活性炭的方法，其特征在于：在所述的步骤4中，所述的活化的温度范围为700℃-900℃，所述的活化的时间为1小时-2小时。
10.根据权利要求1所述的利用稻壳和污水厂污泥制备活性炭的方法，其特征在于：在所述的步骤5中，所述的烘干的温度范围为100℃-150℃。
说明书
一种利用稻壳和污水厂污泥制备活性炭的方法
技术领域
本发明涉及废弃物处理与资源化利用领域，尤其涉及一种利用稻壳和污水厂污泥制备活性炭的方法。
背景技术
在众多的废水处理方法中，活性炭吸附是目前应用最为简单、最广泛、最成熟的一种技术手段。活性炭又称为多孔炭(碳)，是一种黑色无定形的碳素材料，具有发达的孔隙结构，比表面积大，可达500~2000m2/g，有很强的吸附能力，对废水中的有机污染物、无机污染物及重金属离子等都具较强的吸附去除作用。利用活性炭进行废水处理，效率高、占地面积小、设备投资少，对水中溶解的苯酷类、氯乙稀类、氰化物、摘酸盐、染料农药、表面活性剂、重金属离子等都有良好的吸附去除效果。近年来，市场对于高比表面积活性炭产品的需求与日俱增。
目前，工业上普遍采用煤作为生产活性炭的原料。尽管技术成熟，但煤炭属于不可再生资源，且煤基活性炭的吸附性能普遍不高。国内外也相继开展了利用废弃物制备活性炭的研究。常见的废弃物包括椰壳、果核、木屑等，其中以椰壳应用最为广泛。但是椰子在世界范围内分布不均，主要集中在热带、亚热带地区，故其原料来源有限，成本相对较高。稻壳是一种农业废弃物。我国是世界上最大的稻米生产国，国家统计局权威发布2010年水稻年产量达1.958亿吨，年产稻壳近4000万吨。但是目前大部分稻壳被直接燃烧或就地丢弃，污染环境又浪费资源。近年来出现了采用稻壳为原料制备活性炭的研究。由于稻壳中高的灰分含量会堵塞合成的活性炭的孔结构，造成产品比表面积变小，采用物理法制备的活性炭性能较低。D.Kalderis等以ZnCl2活化来制备活性炭，材料比表面积只有811m2/g。N.S.Awwad等通过H3PO4活化制备活性炭，产品比表面积也仅451.82m2/g。Basta等报道了KOH活化制备稻杆活性炭，由于KOH的强碱性，样品中的灰分大大减少，活性炭比表面积达1917m2/g。Liou发现在高温活化前，釆用NaOH溶液浸渍处理稻壳，可大幅降低灰分至0.1%，而活性炭比表面积则为2434m2/g。厉悦等采用磷酸活化稻壳的方法制备活性炭，在活化剂与炭之比为3，活化温度为400℃，活化时间为2h时，可制备出碘吸附值为809mg/g，大孔发达。利用稻壳制备高吸附性能活性炭已日益受到重视。
近年来，利用污泥制备活性炭实现污泥的高附加值资源化利用也日益引起重视。根据污泥碳化机理，目前城市污泥制活性炭的常用方法可以归纳为直接碳化法、物理活化法、化学活化法、化学物理活化法及微波辐射法。但是大多数纯污泥活性炭微孔含量少且比表面积小，限制了其应用。有研究显示在污泥中添加有机质含量高的物质可以改善污泥活性炭的吸附性能。范晓丹等以处理污水后的副产物污泥为原材料，用物理活化法制备污泥活性炭，结果表明活性炭在pH为1时对氨基黑染料的脱色率高达99.70%，对COD的去除率也达到了67.57%，脱色效果与商品活性炭脱色效果接近。周品等人以污水处理厂剩余污泥与芦苇秸秆为原料，采用化学活化和高温热解的方法制备了秸秆污泥复合基活性炭，结果表明秸秆掺杂的复合基活性炭其吸附性能明显提高，复合基活性炭对该染料具有较好的吸附性能。
发明内容
本发明的目的：提供一种利用稻壳和污水厂污泥制备活性炭的方法，在避免污染的基础上制备活性炭，且活性炭的性能较好。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种利用稻壳和污水厂污泥制备活性炭的方法，该方法至少包括如下步骤：
步骤1：将农业废弃物稻壳与废水处理系统产生的污泥混合，并进行干燥处理。
步骤2：将干燥处理后的产物进行高温密闭碳化，并将碳化产物进行研碎。
步骤3：将研碎的碳化产物与NaOH溶液混合，并进行干燥处理。
步骤4：在密闭条件下将干燥处理后的产物进行预处理并活化。
步骤5：将活化后的产物水洗至中心，并烘干得到活性炭。
上述的利用稻壳和污水厂污泥制备活性炭的方法，其中，在所述的步骤1中，所述的稻壳与所述的污泥的混合比例为5%-30%。
上述的利用稻壳和污水厂污泥制备活性炭的方法，其中，在所述的步骤1中，所述的干燥处理的温度范围为100℃-150℃，所述的干燥处理的时间为2小时-3小时。
上述的利用稻壳和污水厂污泥制备活性炭的方法，其中，在所述的步骤2中，所述的高温密闭碳化的温度范围为400℃-550℃。
上述的利用稻壳和污水厂污泥制备活性炭的方法，其中，在所述的步骤2中，所述的研碎的碳化产物在200目以下。
上述的利用稻壳和污水厂污泥制备活性炭的方法，其中，在所述的步骤3中，所述的NaOH溶液的质量浓度为20%-50%。
上述的利用稻壳和污水厂污泥制备活性炭的方法，其中，在所述的步骤3中，所述的干燥处理的温度范围为100℃-150℃，所述的干燥处理的时间为2小时-3小时。
上述的利用稻壳和污水厂污泥制备活性炭的方法，其中，在所述的步骤4中，所述的预处理的温度范围为400℃-550℃，所述的预处理的时间为20分钟-60分钟。
上述的利用稻壳和污水厂污泥制备活性炭的方法，其中，在所述的步骤4中，所述的活化的温度范围为700℃-900℃，所述的活化的时间为1小时-2小时。
上述的利用稻壳和污水厂污泥制备活性炭的方法，其中，在所述的步骤5中，所述的烘干的温度范围为100℃-150℃。
本发明避免了稻壳焚烧和污泥带来的二次污染问题，既实现了废物的处理目的，又实现了资源化利用，实现了经济价值;由于采用了干法活化，制得的活性炭性能好;工艺过程友好，无副反应发生。
