[發明專利]污泥活性炭的制備方法和應用

有效

• 申請號: 201310499480.6
• 申請日: 2013-10-23
• 公開（公告）號: CN103495399A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 翟云波;龐道雄;陳紅梅
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C02F11/00;C02F1/28;C02F101/12
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 趙洪

技術領域

本發明涉及污水處理領域，具體涉及一種污泥活性炭的制備方法和處理低濃度高氯酸鹽廢水的應用。

背景技術

多年來，高氯酸鹽被廣泛應用于火箭推進劑、煙火制造、軍火工業、汽車氣袋、高速公路安全閃光板等領域、也作為添加劑較多的被用于潤滑油、織物固定劑、電鍍液、皮革鞣劑、橡膠制品、燃料涂料、冶煉鋁和鎂電池等產品的生產中。農業生產中使用的以智利硝石為原料的化肥中也含有一定濃度的高氯酸鹽，物質的大量使用，使得大量的高氯酸鹽進入到自然水體中，以至污染飲用水。由于高氯酸鹽是一種新型的持久性污染物質，擴散速度快、穩定性高、難降解，當高氯酸鹽進入自然水體后，它可以通過飲用水和動植物進入人體并最終作用于人體的甲狀腺，干擾其正常功能。高氯酸鹽進入人體后將在甲狀腺中與碘結合，阻礙甲狀腺對碘的吸收，造成甲狀腺激素合成量的減少，影響人體特別是大腦組織的發育。此外，人體內過量的高氯酸鹽會造成甲狀腺激素分泌不足，從而影響血紅蛋白的生成，心肺功能和骨骼的發育，免疫力的維持，聽覺器官的正常功能等。

美國科學院研究表明，當高氯酸鹽在人體內含量超過0.0007mg/kg人體體重時，飲用水中高氯酸鹽濃度為24.5μg/L時就會對人體健康造成影響。因此美國環保署（EPA）公布了高氯酸鹽在飲用水中的安全標準為18μg/L，并對一些污染比較嚴重的地區制定了更低的安全標準值。

由于高氯酸鹽的非揮發性、高溶解性、在水溶液中呈現化學動力學惰性的特點，當濃度<?10%?(w/w)時，與大多數還原性離子不發生反應，特別是對20μg/L～200μg/L的低濃度高氯酸鹽的去除更加困難，因此，開發處理技術存在很大的難度。而常規的處理技術如混凝、過濾、加還原劑離子等均不能有效地去除高氯酸根離子（ClO₄^-）?，F階段，研究與應用較多的污染控制技術主要包括離子交換、生物降解與修復、化學/電化學還原、電滲析和反滲透。離子交換法原理簡單，但是大多數離子交換樹脂選擇性不強，再生很困難，成本較高，因此很難獲得大規模應用。膜過濾包括反滲析和納孔膜過濾，該方法存在半透膜容易損壞、濃縮液后續處理難度大的問題；電滲析法對ClO₄^-的去除率很低，運行費用很高，濃縮液的后續處理非常困難；電化學還原是直接在陰極上施加一個高電位將高氯酸根離子還原為氯離子，該方法目前存在的主要問題是電極腐蝕、電極鈍化和電極表面污染，而且化學還原和電化學還原法的特點決定了其成本可能較高?；钚蕴课椒ㄗ鳛槌Ｒ姷乃腥芙庑晕廴疚锏奈椒椒?，具有應用廣泛、效果明顯、操作簡單的特點，但是普通的活性炭對高氯酸鹽的吸附效果一般，特別是對低濃度的高氯酸鹽不能進行有效的吸附。通過選用陽離子表面活性劑等物質對活性炭進行改性可以提高對高氯酸鹽的吸附能力，但是這樣大大的增加了活性炭的制備成本，因此很難得到廣泛的應用。利用污水處理廠剩余污泥制備的污泥活性炭應用效果與商業活性炭接近甚至在有些方面有著更好的應用效果，受到了人們越來越多的關注，對其制備過程的研究也越來越深入。目前關于污泥活性炭吸附水中高氯酸鹽的研究還處于探索階段，還沒有找到能夠有效的吸附水中高氯酸鹽的污泥活性炭制備方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種制備簡單易行，成本低廉，能有效處理低濃度高氯酸鹽廢水，不會造成二次污染的污泥活性炭的制備方法和應用。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種污泥活性炭的制備方法，包括以下步驟：

（1）熱解處理：將污泥干燥后粉碎過篩，于氨氣氣氛中進行熱解反應，洗滌后干燥，得污泥活性炭炭粉原料；?

（2）氧化處理：將污泥活性炭炭粉原料加入至雙氧水溶液中，振蕩氧化反應后，洗滌干燥，得污泥活性炭氧化炭粉原料；

（3）氨化處理：將污泥活性炭氧化炭粉原料至于加熱裝置中，通入氮氣排凈加熱裝置中的空氣，再向加熱裝置中通入氨化氣體進行氨化反應，最后再向加熱裝置中通入氮氣冷卻至室溫，經洗滌、真空干燥后，得污泥活性炭氨化炭粉原料；?

（4）甲基化處理：將污泥活性炭氨化炭粉原料浸沒于甲基化試劑，密閉靜置進行甲基化反應，甲基化反應后用氯化鈉溶液清洗，再用去離子水洗滌后真空干燥，得污泥活性炭。

作為本發明的進一步改進，