[發(fā)明專利]污泥基成型磁性活性炭的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310454943.7
• 申請(qǐng)日: 2013-09-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103521180A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉心中;劉惠萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福建工程學(xué)院
• 主分類號(hào): B01J20/20
• 分類號(hào): B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 福州市鼓樓區(qū)京華專利事務(wù)所(普通合伙) 35212
• 代理人: 宋連梅

【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，尤其涉及一種污泥基成型磁性活性炭的制備方法。

【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(jiàn)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(jiàn)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(jiàn)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(shù)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(jiàn)，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)題在于提供一種污泥基成型磁性活性炭的制備方法，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：一種污泥基成型磁性活性炭的制備方法，其具體包括如下操作步驟：