[發(fā)明專利]一種利用造紙污泥與松木共熱解制備活性生物炭的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410314666.4
• 申請日: 2014-07-03
• 公開（公告）號: CN104069810A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐珊;陸阿定;楊會成;胡建坤
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江省海洋開發(fā)研究院
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C01B31/08
• 代理公司: 寧波誠源專利事務(wù)所有限公司 33102
• 代理人: 袁忠衛(wèi)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)境污染治理和農(nóng)林廢棄物資源化利用領(lǐng)域，具體指一種利用造紙污泥與松木共熱解制備活性生物炭的方法。

背景技術(shù)

造紙污泥是造紙過程中因廢水處理而生成的終端產(chǎn)物，據(jù)統(tǒng)計，每生產(chǎn)1噸再生紙，大約會產(chǎn)生含水量為75％～85％的污泥700噸，其成分主要含半纖維素、纖維素和木質(zhì)素等高分子的有機(jī)物以及凝聚劑、填料等，且不含重金屬物質(zhì)，是一種生物質(zhì)資源。然而造紙污泥因其含水率較高、成分復(fù)雜、處理難度比較大，其處理費用大約占水處理運行裝置費用的50％以上，因此，污泥的處置問題已成為束縛造紙廠發(fā)展的瓶頸，產(chǎn)生的污泥不僅占用大量的土地，而其中的有毒有害成分對環(huán)境和人類將產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。造紙污泥中因含有豐富的碳而使其成為制備生物炭的有利條件，污泥熱解制備生物炭吸附劑作為一種理想的污泥資源化利用方法被廣泛研究。然而因污泥含水率較高，傳統(tǒng)的熱解工藝需要將污泥進(jìn)行干燥，這樣不僅增加了污泥處理的工序，更是大大提高了污泥的處理費用。此外，污泥干基中大量的灰分也會殘留在生物炭中，從而嚴(yán)重影響生物炭吸附劑的性能和吸附效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀提供一種吸附性能好的利用造紙污泥與松木共熱解制備活性生物炭的方法，從而使制備的生物炭具有理想的吸附效果。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：該利用造紙污泥與松木共熱解制備活性生物炭的方法，其特征在于包括下述步驟：

(1)取經(jīng)機(jī)械脫水后的造紙污泥進(jìn)行預(yù)處理，用去離子水將污泥表面雜質(zhì)洗凈，得到原料污泥；

(2)將收集的松木屑經(jīng)自然風(fēng)干后，粉粹過篩，得到松木屑；

(3)將所述的原料污泥和所述松木屑按9:1-1:9的質(zhì)量比進(jìn)行充分混合；

(4)將步驟(3)所得的混合物置于熱解爐加料斗中，設(shè)定反應(yīng)溫度為600-900℃，待溫度達(dá)到設(shè)定值并保持穩(wěn)定后，通入氮氣，將原料均勻送入熱解爐中，保證在無氧條件下生成生物炭；

(5)保持600-900℃的恒溫至反應(yīng)無氣體產(chǎn)生時，停止加熱，自然冷卻至室溫后即得到生物炭；

(6)將步驟(5)中所得生物炭放入濃度為2.5-3.5mol/L的硫酸溶液中，通入氮氣，在500-600℃下，恒溫20-40min；然后自然冷卻至室溫，即得到活性生物炭；

所述生物炭與所述硫酸溶液的用量比為1：10-1:50，其中生物炭的質(zhì)量的單位為克，硫酸溶液的體積單位為毫升。

較好的，步驟(2)中所述的松木屑過30-50目篩。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用造紙污泥和松木屑共熱解工藝制備活性生物炭，不僅無需污泥干燥過程，還改善了吸附劑的化學(xué)組分，并能夠利用污泥中的水分在高溫下形成的蒸汽對生物炭起到一定的活化作用，從而提高生物炭的吸附能力，獲得了理想的吸附效果。

附圖說明

圖1為實施例1中制備的生物炭的電子掃描電鏡照片。

圖2為對比例1中制備的生物炭的電子掃描電鏡照片。

圖3為對比例2中制備的生物炭的電子掃描電鏡照片。

圖4為對比例3中制備的生物炭的電子掃描電鏡照片。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實施例1

(1)取經(jīng)機(jī)械脫水后的造紙污泥進(jìn)行預(yù)處理，用去離子水將污泥表面雜質(zhì)洗凈，得到原料污泥；

(2)將收集的松木屑經(jīng)自然風(fēng)干后，粉粹過40目篩；

(3)將步驟(1)和步驟(2)中所得造紙污泥和松木屑按質(zhì)量比為2:3進(jìn)行充分混合；

(4)將步驟(3)所得的混合物置于熱解爐加料斗中，設(shè)定反應(yīng)溫度為850℃，待溫度達(dá)到設(shè)定值并保持穩(wěn)定后，通入氮氣，將原料均勻送入熱解爐中，保證在無氧條件下生成生物炭；

(5)在設(shè)定反應(yīng)溫度為850℃的條件下持續(xù)加熱至反應(yīng)無氣體產(chǎn)生，停止加熱，待生成的生物炭自然冷卻至室溫后，取出稱重，裝袋備用。

(6)取步驟(5)中生物炭放入濃度為3mol/L的硫酸溶液中，生物炭與硫酸溶液的比例為1克：30毫升；通入氮氣，在550℃下，恒溫30min；然后自然冷卻至室溫，即得到活性生物炭。

(7)待活化時間結(jié)束后，停止加熱，自然冷卻，取出物料，即可得到活性生物炭。

(8)取0.01g步驟(7)中所得活性生物炭于100mL錐形瓶中，加入50mL濃度為90mg/L的含Pb(Ⅱ)溶液，將錐形瓶放入恒溫振蕩器中，室溫下，以125rpm的轉(zhuǎn)速振蕩吸附，吸附平衡后測定溶液中Pb(Ⅱ)的殘留量，并計算平衡吸附容量。