[發明專利]一種改性活性炭的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 201610167583.6
• 申請日: 2016-03-23
• 公開（公告）號: CN105771889A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 劉瑞平;徐友寧;張江華;喬岡;陳華清;柯海玲;何芳;陳社斌;史宇飛
• 申請（專利權）人: 中國地質調查局西安地質調查中心
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/62;C02F9/04
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙) 11316
• 代理人: 高利利

技術領域

本發明涉及重金屬廢水處理領域，尤其是涉及一種改性活性炭的制備及其在重金 屬污染河水處理中的應用。

背景技術

工礦業引起的河流重金屬污染具有難降解性、毒害性、持久性的特點。河道治理常 用的物理、化學和生物等方法。各種治理方法又是相互配合完成，比如疏浚污染底泥后，污 染的和河水中帶降解的重金屬可以弄化學或生物技術來完成，而針對重金屬污染的水處理 方法有很多，有化學沉淀法、吸附法、離子交換法等等。有些成本高，如電滲析法、離子交換 法；有些工藝復雜，如強化超濾法、鐵氧體法；有些設備投資大，如反滲透、電滲析法。吸附方 法是一種化學技術，投資成本低、操作工藝簡單等優點。在水處理中，多孔性的固體物質可 以用來作為吸附劑，例如活性炭、活化煤、焦炭、煤渣、吸附樹脂、木屑等。其中以活性炭的使 用最為普遍，活性炭的表面結構特征和表面化學性質是影響活性炭吸附性能的重要因素。

粉末活性炭和高錳酸鉀聯用多用于去除嗅味、色度、濁度以及UV吸光度值、有機化 合物。對重金屬的吸附，現有技術中大多為在室內條件下高錳酸鉀改性活性炭對單一重金 屬吸附性能或對單一重金屬污染廢水的研究，尚未發現前人將研究技術應用到河流中進行 探討。礦區開發不可避免的導致河流重金屬污染，同時污染的河水也需要及時有效進行凈 化處理，才不會對下游河流造成嚴重影響，本申請的技術方案是圍繞有效處理多種重金屬 污染河水展開的技術研究。

發明內容

現實污染河流中重金屬種類眾多，本發明是在野外條件下，按照《礦山環境地質調 查與評價規范（1:50000）》要求的8種重金屬做為原位試驗元素，利用氧化改性后的活性炭 對多種重金屬污染河水中多種重金屬進行同時降解的研究，應用到礦區污染河水處理環 節，有效降低上游河水污染對下游河流的影響。

本發明目的是提供一種改性活性炭和以其處理礦區多種重金屬污染河水的方法， 以解決現有技術存在的問題。

本發明的第一個方面在于提供一種改性活性炭的制備方法，步驟如下：

（1）在室內進行氧化改性，將果殼活性炭投到濃度為0.1mol/L-0.5mol/L高猛酸鉀溶液 中，浸泡攪動，浸泡4小時；

（2）將的活性炭用蒸餾水清洗；

（3）置于鼓風干燥箱內烘干，溫度設置為110-125℃；

（4）常溫過篩30目，形成總比表面積為700-1000m²/g，10nm以下的孔徑占75~80%，使改 性活性炭粒徑達到<0.63mm，當然顆粒越小越好，但損耗也會越大，費用越高，非常細的椰殼 活性炭價格通常是普通果殼活性炭35倍。

優選地，所述步驟（1）中濃高猛酸鉀溶液的濃度為0.1mol/L-0.3mol/L。

優選地，所述步驟（3）中溫度設置為110-120℃。

優選地，所述的改性活性炭應用在礦區重金屬污染河水處理中；更優選地，

其應用在金屬礦區重金屬污染河水處理中。

本發明的第二個方面在于，應用前述的改性活性炭處理礦區重金屬污染河水的方 法，其中，河水污染物為Pb、Cu、Zn、Cr、Cd，主要污染物為Pb，步驟如下：

（1）先將重金屬污染河道中含有高泥沙、懸浮質等雜質河水引入沉淀池，呈長方形，河 水從池的一端流入，微有緩坡流過池子，沉淀池坡度為1-3°，靜置帶水中大部分泥沙、懸浮 質沉淀后，5-15min后，從池的另一端流出，再將河水匯入活性炭吸附池，用2%的NaOH溶液或 用濃度為1:1的鹽酸滴定調節pH，將河水pH調節至6-10；

沉淀池池邊界設有刻度，待進水量達到活性炭吸附池刻度線，能夠控制進水體積并提 供活性炭充分吸收重金屬的空間。河水呈靜止狀態，有利于下一步投入活性碳后沉淀吸附。 在本發明中，未表現出改性活性炭被二氧化錳覆蓋以導致吸附性能下降；

（2）按改性活性炭與重金屬污染河水25-50g/L比例投放改性活性炭，攪動使活性炭全 部離心，時間為2-6min，攪拌速度40-60r/min，河水冒泡量漸漸減

少，之后讓河水靜置、沉淀，30-40min后，取上清液，處理后的河水排入河道。

優選地，所述深沉池設置在河道工程整治完畢下游附近和重要河流斷面上游。