一種重金屬廢水凈化用生物炭的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種重金屬廢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行炭化；(3)將炭化后顆粒進行化學(xué)改性，改性后干燥制成具有多孔結(jié)構(gòu)的生物炭。本發(fā)明的優(yōu)點在于：污泥中含水率和有機質(zhì)高，在秸稈壓縮成型過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)境污染問題；經(jīng)過化學(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，可用于廢水中重金屬吸附處理，實現(xiàn)了廢棄資源的高附加值再利用。
【專利說明】一種重金屬廢水凈化用生物炭的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 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廢水凈化用生物炭的制 備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 廢水中的重金屬不能被分解，具有很強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)在動植物體內(nèi)能長期存在，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，影響人類健康，輕則使人得水俁病、骨痛病 等，重者就會死亡。因此，需要對廢水中的重金屬進行處理。
[0003] 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、水生動物等對重金屬離子進行容納、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 操作簡單，吸附作用強，該方法常用活性炭作為吸附材料，但是價格高昂。采用秸桿制備的 生物炭作為吸附材料，價格相對低廉，且能夠有效利用廢棄物，對環(huán)境友好。制備生物炭的 生物質(zhì)來源廣泛，如、稻米谷殼、花生殼、玉米桿、樹木廢料等。制備途經(jīng)常用熱解法，它是將 生物顆粒在密閉、無氧、非燃燒、高溫狀態(tài)下制備生物炭，它是生物質(zhì)經(jīng)過熱解后形成的具 有多孔特性的木炭。專利201210078182. 5公開了一種采用以互花米草、落葉、樹枝樹干這 幾種生物廢棄有機物為原料通過熱解來制取生物炭的方法，證實了熱解生物炭具有良好的 吸附性。
[0004] 污泥實質(zhì)上是大量微生物通過胞外多聚物粘結(jié)而成的絮狀物，而胞外多聚物的主 要成分為糖類、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)作物秸桿因為分布廣 泛，價格低廉，是發(fā)展生物質(zhì)能絕佳的材料。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明以污泥作為粘結(jié)劑與秸桿壓成顆粒并經(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 題，同時實現(xiàn)了廢棄生物質(zhì)的高附加值再利用，實現(xiàn)以廢治廢。
[0006] 本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種重金屬廢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桿混合后的壓縮成型；（2)將壓縮成型 的生物炭放入管式電爐中進行炭化，（3)將炭化后顆粒進行化學(xué)改性，制成具有多孔結(jié)構(gòu)的 生物炭。
[0007] 所述的秸桿為棉花桿、玉米桿、稻桿中的一種或幾種混合物。
[0008] 所述污泥與秸桿的質(zhì)量比為1 : 6?1 : 1。
[0009] 所述成型顆粒中含水量控制在10 %?15%。
[0010] 所述加熱時間是5°C /min?10°C /min，熱解的溫度為350?550°C，保溫時間 10 ?30min〇
[0011] 所述化學(xué)改性采用將熱解炭化后的顆粒在lmol/L?3mol/L的Κ0Η或ΗΝ03溶液 中振蕩〇. 5?2h。
[0012] 本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：污泥中含水率和有機質(zhì)高，在秸桿壓縮成型過 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)境污染問題；經(jīng)過化學(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，可用于廢水中重金屬吸附處理，實現(xiàn)了廢棄資源的高附加值再利 用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明實施例的流程圖。

【具體實施方式】
[0014] 為能進一步了解本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖 詳細(xì)說明如下：
[0015] 請參見圖1。
[0016] 實施例1 :
[0017] 把半干化后污泥與秸桿按質(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lL/min的速率通入氮氣15min，設(shè)定加熱速率是5°C /min，終溫350°C，熱解時間 30min。反應(yīng)結(jié)束，待冷卻后將熱解炭化后的顆粒在lmol/L的Κ0Η溶液中振蕩0. 5h進行 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，過濾測量溶液中各離子濃度，實驗結(jié)果見表1。
[0018] 表1實施例1中重金屬移除效果
[0019]

【權(quán)利要求】
1. 一種重金屬廢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 半干化后與生物秸桿混合后的壓縮成型；（2)將壓縮成型的生物炭放入管式電爐中進行炭 化；(3)將炭化后顆粒進行化學(xué)改性，制成具有多孔結(jié)構(gòu)的生物炭。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重金屬廢水凈化用生物炭的制備方法，其特征在于，所 述的秸桿為棉花桿、玉米桿、稻桿中的一種或幾種混合物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重金屬廢水凈化用生物炭的制備方法，其特征在于，所 述污泥與結(jié)桿的質(zhì)量比為1 : 6?1 : 1。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重金屬廢水凈化用生物炭的制備方法，其特征在于，所 述成型顆粒中含水量控制在10 %?15*%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重金屬廢水凈化用生物炭的制備方法，其特征在于，所 述加熱時間是5°C /min?10°C /min，熱解的溫度為350?550°C，保溫時間10?30min。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重金屬廢水凈化用生物炭的制備方法，其特征在于，所 述化學(xué)改性采用將熱解炭化后的顆粒在lmol/L?3mol/L的KOH或ΗΝ0 3溶液中振蕩0. 5? 2h。
【文檔編號】B01J20/20GK104289177SQ201410242099
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】劉漢橋, 徐仙, 李強, 魏國俠, 孫磊 申請人:天津城建大學(xué)