本發(fā)明屬于化工領域，涉及一種固體廢棄物資處理的方法，具體來說是一種利用尿液活化污泥制備活性炭的方法。
背景技術：
：近年來隨著我國市政污水和工業(yè)污水處理量的增加，污泥產(chǎn)生量也在急劇增加。污泥含水率高，且含有大量有毒、有害的病原體微生物和重金屬，若不妥善處理，隨意處置將導致嚴重的環(huán)境污染。目前國內(nèi)外針對污泥的處置方法主要有污泥填埋、污泥焚燒、海洋填埋、污泥堆肥。污泥焚燒需要花費高昂的成本建立焚燒設施，而且在焚燒的過程中會產(chǎn)生大量的顆粒物，以及有毒有害的氣體，易導致二次污染；污泥填埋產(chǎn)生的大量滲濾液會對土地和地下水產(chǎn)生嚴重的污染；污泥堆肥的產(chǎn)物中由于其同時含有大量有毒、有害的重金屬以及難以降解的持久性有機污染物，因為難以大范圍推廣?；钚蕴孔鳛橐环N高效的吸附劑，因其具有較高的比表面積和豐富的官能團，對水中污染物（如多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯和重金屬等）有較好的吸附作用，同時可以實現(xiàn)對空氣中有害氣體的分離和濃縮，因此在環(huán)境、食品、醫(yī)療和化學工業(yè)中都有廣泛的應用。但由于用于制備活性炭的材料的成本較高，活化劑較為昂貴而限制了其大規(guī)模的使用。污泥通過熱解制備活性炭，具有原材料易得、操作過程簡單、可資源再生等特點，是未來污泥資源化處理處置的重要方法。但目前以污泥制備的活性炭其比表面積較低，其活化過程需要消耗大量的活化試劑，如zncl2，koh，h2po4等，造成活性炭的制備成本高，設備腐蝕嚴重。尋找一種價格低廉的活化劑并滿足對活性炭使用的基本要求，是近年來制備污泥活性炭的重點研究方向。尿液是經(jīng)過人體新陳代謝產(chǎn)生一種廢液，其主要含有尿酸、尿素和無機鹽等。尿液作為生活污水的一部分被輸運到生活污水處理廠集中處理，使尿液中的氮、磷等有價元素含量成為污水處理廠污水達標排放的重要控制指標。目前對尿液的氮磷提取研究較多，但作為活化劑活化污泥制備活性炭的研究還未見報道。技術實現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術中的上述技術問題，本發(fā)明提供了一種利用尿液活化污泥制備活性炭的方法，所述的這種利用尿液活化污泥制備活性炭的方法要解決現(xiàn)有技術中以污泥制備的活性炭其比表面積較低，其活化過程需要消耗大量的活化試劑的技術問題。本發(fā)明提供了一種利用尿液活化城市污泥制備活性炭的方法，其特征在于包括以下步驟：1)將尿液和城市污水廠干污泥進行混合，混合時間40~80分鐘；所述的尿液中，尿素的質(zhì)量百分比濃度為10~15%，城市污水廠干污泥的質(zhì)量為尿液質(zhì)量的10~20%；在所述的城市污水廠干污泥中，其含水率低于5%；所述的混合是用電動攪拌機控制轉速120~150rpm攪拌或曝氣攪動；所述的曝氣攪動是采用空氣泵通氣攪動，通氣流量2.0~2.5l/min；2)將混合后的城市污泥控制轉速2500~4000rpm進行離心分離，所得濾餅控制環(huán)境溫度100~110℃，干燥12~24h后得到城市污泥前軀體；3)將所得城市污泥前軀體在氮氣保護環(huán)境下，于管式爐中，控制升溫速率10~20℃/min升溫至400~600℃進行炭化2~2.5h，待炭化結束后自然冷卻至室溫得到炭化污泥；4)將所得炭化污泥在水蒸氣保護環(huán)境下，于管式爐中，控制升溫速率15~20℃/min升溫至500~600℃進行活化1~1.5h；待活化結束后自然冷卻至室溫，取出活化樣品依次用質(zhì)量濃度為5~15%的鹽酸溶液和去離子水反復洗滌，直至洗出液ph恒定在6.7~7.0為止；所述水蒸氣保護環(huán)境是將水蒸氣通入管式爐中，通氣流量1.0~2.0l/min；5)將洗滌后的活化樣品在溫度60~70℃的條件下真空干燥12~24h即得活性炭。進一步的，步驟3）中，所述的氮氣的純度大于99.5%。進一步的，步驟4）中，所述的水蒸氣的質(zhì)量百分比濃度大于85%。通過上述的方法所得污泥活性炭，其比表面積可達460-572m2/g，總孔容可達0.474-0.681cm3/g，平均孔徑可達7.43-11.31nm.本發(fā)明的方法與現(xiàn)有技術相比，其技術進步是顯著的。本發(fā)明所使用的活化劑為尿液，其使用成本低、效益好，制備得到的污泥活性炭比表面積高，孔徑發(fā)達、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，易于工業(yè)化，而且本發(fā)明的制備方法具有操作簡單、原料易得。附圖說明圖1、實施例1所得的污泥活性炭的掃描電鏡圖。圖2、實施例1所得的污泥活性炭的氮氣吸附-脫附曲線圖。具體實施方式以下所述實例僅是對本發(fā)明做進一步的描述，但不限制本發(fā)明。實施例1一種利用尿液活化城市污泥制備污泥活性炭的方法，具體包括以下步驟：（1）將15g城市污水廠干污泥加入100g含尿素質(zhì)量分數(shù)為15%的尿液中混合，混合時間60min；所述的城市污水廠干污泥含水率為2.7%；所述的混合是用電動攪拌機控制轉速120rpm攪拌；（2）、將混合后的城市污泥控制轉速4000rpm進行離心分離，所得濾餅控制環(huán)境溫度105℃，干燥24h后得到城市污泥前軀體；（3）、將所得城市污泥前軀體在高純氮氣保護環(huán)境下，于管式爐中，控制升溫速率10℃/min升溫至600℃進行炭化2h，待炭化結束后自然冷卻至室溫得到炭化污泥；（4）、將所得炭化污泥在水蒸氣保護環(huán)境下，于管式爐中，控制升溫速率15℃/min升溫至500℃進行活化1h；待活化結束后自然冷卻至室溫，取出活化樣品依次用質(zhì)量濃度為10%的稀鹽酸和去離子水反復洗滌，直至洗出液ph恒定在6.7為止；所述水蒸氣保護環(huán)境是將水蒸氣通入管式爐中，通氣流量1.0l/min；所述的水蒸氣，其質(zhì)量濃度為90%；（5）、將洗滌后的活化樣品進行控制溫度65℃進行真空干燥24h即得污泥活性炭。上述所得的污泥活性炭經(jīng)氮氣吸附-脫附儀autosorb-1（康塔公司）測試，其吸附-脫附曲線如圖1所示，從圖1中可以看出上述所得污泥活性炭在p/p0為0.48以上發(fā)生毛細管凝聚現(xiàn)象，吸附與脫附分支不重合產(chǎn)生回環(huán)，為典型的介孔材料；通過bjh模型計算得到如表1所示上述所得污泥活性炭的比表面積532m2/g，總孔容0.681cm3/g和平均孔徑11.31nm；表1實例1實例2實例3實例4比表面積（m2/g）532490495507總孔容（cm3/g）0.6810.4740.5270.612平均孔徑（nm）11.317.438.1110.73通過高分辨場發(fā)射掃描電子顯微鏡sirion200（feicompany）對上述所得的污泥活性炭的微觀形貌進行掃描，所得掃描電鏡sem圖如圖2所示，從圖2中可以看到在視野范圍內(nèi)所得污泥活性炭表面粗糙，呈片狀，分布著不規(guī)則孔隙，表明污泥活性炭有較發(fā)達的孔結構。實施例2一種利用尿液活化城市污泥制備污泥活性炭的方法，具體包括以下步驟：（1）將20g城市污水廠干污泥加入100g含尿素質(zhì)量分數(shù)為15%的尿液中混合，混合時間60min；所述的城市污水廠干污泥含水率為1.8%；所述的混合是用電動攪拌機控制轉速150rpm攪拌；（2）、將混合后的城市污泥控制轉速4000rpm進行離心分離，所得濾餅控制環(huán)境溫度105℃，干燥24h后得到城市污泥前軀體；（3）、將所得城市污泥前軀體在高純氮氣保護環(huán)境下，于管式爐中，控制升溫速率20℃/min升溫至400℃進行炭化2h，待炭化結束后自然冷卻至室溫得到炭化污泥；（4）、將所得炭化污泥在水蒸氣保護環(huán)境下，于管式爐中，控制升溫速率15℃/min升溫至600℃進行活化1h；待活化結束后自然冷卻至室溫，取出活化樣品依次用質(zhì)量濃度為10%的稀鹽酸和去離子水反復洗滌，直至洗出液ph恒定在7.0為止；所述水蒸氣保護環(huán)境是將水蒸氣通入管式爐中，通氣流量1.0l/min；所述的水蒸氣，其質(zhì)量濃度為90%；（5）、將洗滌后的活化樣品進行控制溫度65℃進行真空干燥24h即得污泥活性炭。上述所得污泥活性炭經(jīng)過測試，其比表面積490m2/g，總孔容0.474cm3/g和平均孔徑7.43nm。實施例3一種利用尿液活化城市污泥制備污泥活性炭的方法，具體包括以下步驟：（1）將20g城市污水廠干污泥加入100g含尿素質(zhì)量分數(shù)為10%的尿液中混合，混合時間60min；所述的城市污水廠干污泥含水率為3.6%；所述的混合是用電動攪拌機控制轉速130rpm攪拌；（2）、將混合后的城市污泥控制轉速4000rpm進行離心分離，所得濾餅控制環(huán)境溫度105℃，干燥24h后得到城市污泥前軀體；（3）、將所得城市污泥前軀體在高純氮氣保護環(huán)境下，于管式爐中，控制升溫速率20℃/min升溫至600℃進行炭化2h，待炭化結束后自然冷卻至室溫得到炭化污泥；（4）、將所得炭化污泥在水蒸氣保護環(huán)境下，于管式爐中，控制升溫速率15℃/min升溫至600℃進行活化1h；待活化結束后自然冷卻至室溫，取出活化樣品依次用質(zhì)量濃度為10%的稀鹽酸和去離子水反復洗滌，直至洗出液ph恒定在7.0為止；所述水蒸氣保護環(huán)境是將水蒸氣通入管式爐中，通氣流量1.0l/min；所述的水蒸氣，其質(zhì)量濃度為91%；（5）、將洗滌后的活化樣品進行控制溫度65℃進行真空干燥24h即得污泥活性炭。上述所得污泥活性炭經(jīng)過測試，其比表面積495m2/g，總孔容0.527cm3/g和平均孔徑8.11nm。實施例4一種利用尿液活化城市污泥制備污泥活性炭的方法，具體包括以下步驟：（1）將10g城市污水廠干污泥加入100g含尿素質(zhì)量分數(shù)為20%的尿液中混合，混合時間60min；所述的城市污水廠干污泥含水率為2.7%；所述的混合是用曝氣攪動；所述的曝氣攪動是采用空氣泵通氣攪動，通氣流量2.5l/min；（2）、將混合后的城市污泥控制轉速4000rpm進行離心分離，所得濾餅控制環(huán)境溫度105℃，干燥24h后得到城市污泥前軀體；（3）、將所得城市污泥前軀體在高純氮氣保護環(huán)境下，于管式爐中，控制升溫速率20℃/min升溫至400℃進行炭化2h，待炭化結束后自然冷卻至室溫得到炭化污泥；（4）、將所得炭化污泥在水蒸氣保護環(huán)境下，于管式爐中，控制升溫速率15℃/min升溫至600℃進行活化1h；待活化結束后自然冷卻至室溫，取出活化樣品依次用質(zhì)量濃度為10%的稀鹽酸和去離子水反復洗滌，直至洗出液ph恒定在6.9為止；所述水蒸氣保護環(huán)境是將水蒸氣通入管式爐中，通氣流量1.0l/min；所述的水蒸氣，其質(zhì)量濃度為89%；（5）、將洗滌后的活化樣品進行控制溫度65℃進行真空干燥24h即得污泥活性炭。上述所得污泥活性炭經(jīng)過測試，其比表面積507m2/g，總孔容0.612cm3/g和平均孔徑10.73nm。當前第1頁12