[發(fā)明專(zhuān)利]一種重金屬?gòu)U水凈化用生物炭的制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410242099.6
• 申請(qǐng)日: 2014-05-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104289177A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉漢橋;徐仙;李強(qiáng);魏國(guó)俠;孫磊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天津城建大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J20/20
• 分類(lèi)號(hào): B01J20/20;B01J20/30;C10B53/02;C02F1/28;C02F101/20
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種環(huán)境污染治理方法，特別涉及一種重金屬?gòu)U水凈化用生物炭的制備方法。

背景技術(shù)

廢水中的重金屬不能被分解，具有很強(qiáng)的生理毒性和生物富集性，在水中與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)生成毒性更大的污染物。這些污染物質(zhì)在動(dòng)植物體內(nèi)能長(zhǎng)期存在，被人體攝入后，重金屬在人體內(nèi)能與蛋白質(zhì)及酶等發(fā)生強(qiáng)烈的反應(yīng)，使蛋白質(zhì)及酶等失去活性，也可能在人體的一些器官中累積，使人重金屬中毒，影響人類(lèi)健康，輕則使人得水俁病、骨痛病等，重者就會(huì)死亡。因此，需要對(duì)廢水中的重金屬進(jìn)行處理。

當(dāng)前用于處理含有重金屬離子廢水的處理方法有生態(tài)修復(fù)法和物化法。生態(tài)修復(fù)法是利用水生植物、水生動(dòng)物等對(duì)重金屬離子進(jìn)行容納、吸收、轉(zhuǎn)移，從而使水體得到凈化的一種方法；物化法包括化學(xué)沉淀法、離子交換法、電解法以及物理吸附法等。物理吸附法操作簡(jiǎn)單，吸附作用強(qiáng)，該方法常用活性炭作為吸附材料，但是價(jià)格高昂。采用秸稈制備的生物炭作為吸附材料，價(jià)格相對(duì)低廉，且能夠有效利用廢棄物，對(duì)環(huán)境友好。制備生物炭的生物質(zhì)來(lái)源廣泛，如、稻米谷殼、花生殼、玉米稈、樹(shù)木廢料等。制備途經(jīng)常用熱解法，它是將生物顆粒在密閉、無(wú)氧、非燃燒、高溫狀態(tài)下制備生物炭，它是生物質(zhì)經(jīng)過(guò)熱解后形成的具有多孔特性的木炭。專(zhuān)利201210078182.5公開(kāi)了一種采用以互花米草、落葉、樹(shù)枝樹(shù)干這幾種生物廢棄有機(jī)物為原料通過(guò)熱解來(lái)制取生物炭的方法，證實(shí)了熱解生物炭具有良好的吸附性。

污泥實(shí)質(zhì)上是大量微生物通過(guò)胞外多聚物粘結(jié)而成的絮狀物，而胞外多聚物的主要成分為糖類(lèi)、脂肪和蛋白質(zhì)等，這些物質(zhì)具有很好的粘結(jié)性。又農(nóng)作物秸稈因?yàn)榉植紡V泛，價(jià)格低廉，是發(fā)展生物質(zhì)能絕佳的材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明以污泥作為粘結(jié)劑與秸稈壓成顆粒并經(jīng)熱裂解制備的生物炭，生物炭具有較大的比表面積和微孔結(jié)構(gòu)，能對(duì)廢水中重金屬產(chǎn)生吸附作用，不僅解決了污泥的環(huán)境問(wèn)題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了廢棄生物質(zhì)的高附加值再利用，實(shí)現(xiàn)以廢治廢。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種重金屬?gòu)U水凈化用生物炭的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)將污泥半干化后與生物秸稈混合后的壓縮成型；(2)將壓縮成型的生物炭放入管式電爐中進(jìn)行炭化，(3)將炭化后顆粒進(jìn)行化學(xué)改性，制成具有多孔結(jié)構(gòu)的生物炭。

所述的秸稈為棉花桿、玉米稈、稻桿中的一種或幾種混合物。

所述污泥與秸稈的質(zhì)量比為1∶6～1∶1。

所述成型顆粒中含水量控制在10％～15％。

所述加熱時(shí)間是5℃/min～10℃/min，熱解的溫度為350～550℃，保溫時(shí)間10～30min。

所述化學(xué)改性采用將熱解炭化后的顆粒在1mol/L～3mol/L的KOH或HNO₃溶液中振蕩0.5～2h。

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：污泥中含水率和有機(jī)質(zhì)高，在秸稈壓縮成型過(guò)程中加入一定量的污泥，不僅解決了棉桿原料含水率低的問(wèn)題，改善壓縮成型原料的粘結(jié)性，而且有利于解決污泥的環(huán)境污染問(wèn)題；經(jīng)過(guò)化學(xué)改性后的生物炭，其孔隙度和比表面積明顯增大，吸附效果增強(qiáng)，可用于廢水中重金屬吸附處理，實(shí)現(xiàn)了廢棄資源的高附加值再利用。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的流程圖。

具體實(shí)施方式

為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下：

請(qǐng)參見(jiàn)圖1。

實(shí)施例1：

把半干化后污泥與秸稈按質(zhì)量比為1∶1混合并壓縮成型，成型顆粒放入熱解爐中，并以1L/min的速率通入氮?dú)?5min，設(shè)定加熱速率是5℃/min，終溫350℃，熱解時(shí)間30min。反應(yīng)結(jié)束，待冷卻后將熱解炭化后的顆粒在1mol/L的KOH溶液中振蕩0.5h進(jìn)行化學(xué)改性，改性后干燥制成生物炭，然后將上述條件下改性制備出的生物炭0.2g置于廢水中，攪拌120min，靜置60min，過(guò)濾測(cè)量溶液中各離子濃度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1??實(shí)施例1中重金屬移除效果