用污水廠污泥制備活性炭的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用污水廠污泥制備活性炭的方法，屬于環(huán)保領(lǐng)域。將從污水廠取回的含水率較高污泥，自然風(fēng)干數(shù)天，然后再將污泥放入烘箱中105℃烘干，經(jīng)研磨、篩分成粒徑小于3mm的顆粒，用一定濃度的磷酸溶液浸泡，48小時(shí)后瀝干，然后將酸化污泥放入帶蓋坩堝中，送入微波爐按一定的微波處理工藝進(jìn)行處理；處理后先用70℃以上熱水浸洗，再用蒸餾水充分洗滌，使其pH值接近中性；干燥研磨。本發(fā)明為污水廠創(chuàng)造附加經(jīng)濟(jì)效益，降低污水處理運(yùn)行費(fèi)用，減少了污泥排放，實(shí)現(xiàn)變廢為寶。
【專利說明】用污水廠污泥制備活性炭的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)保領(lǐng)域，尤其是污水廠污泥制備活性炭的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]城市污水污泥是污水廠處理廢水所產(chǎn)生的固態(tài)廢棄物(絮狀體)。污水廠在凈化污水的同時(shí)，產(chǎn)生的污泥量約占污水總處理量的0.3~5%(含水率以97%計(jì))。污泥的成分非常復(fù)雜，含有大量的有機(jī)物和有害物，而且還含有危險(xiǎn)的病原微生物、寄生蟲卵等。污泥的性質(zhì)很不穩(wěn)定，極易腐化，造成污染。因此必須對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，才能保證污水的處理效果，避免更嚴(yán)重的二次污染。
[0003]污水處理中的污泥處理和處置技術(shù)在我國(guó)起步較晚，與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家相比差距很大。在我國(guó)現(xiàn)有的污水處理設(shè)施中，有污泥穩(wěn)定處理設(shè)施的還不到25%，處理工藝和配套設(shè)備完善的不到10%。在為數(shù)不多的污泥消化池中能夠正常運(yùn)行的很少，有些根本就沒有運(yùn)行。多數(shù)污水廠只是將污泥送往垃圾場(chǎng)填埋，或直接暴露在曠野中造成二次污染。盡管國(guó)家花費(fèi)了大量人力物力財(cái)力治理了污水，但污水處理的伴生產(chǎn)品污泥卻得不到充分有效的控制。此外，傳統(tǒng)的污泥處置費(fèi)用很高，約占污水處理系統(tǒng)總費(fèi)用的30%~40%，甚至超過50%。因此，無論從污染物凈化的完善程度，廢水處理技術(shù)開發(fā)中的重要性及投資比例，污泥處理都占有十分重要的地位。
[0004]污泥處理與處置和其它固體廢物的處理處置一樣，都應(yīng)遵循減量化、穩(wěn)定化、無害化的原則。國(guó)內(nèi)外常用的污泥處置方式有填埋、焚燒、投海、土地利用等實(shí)用性方法，但隨著環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的更加嚴(yán)格化，其中存在的問題就明顯暴露出來。污泥填埋也存在一些問題，象滲出液和氣體的形成。滲出液是一種被嚴(yán)重污染的液體，如果填埋場(chǎng)選址或運(yùn)行不當(dāng)，這種液體就會(huì)進(jìn)入地下水層，污染地下水環(huán)境。填埋場(chǎng)產(chǎn)生的氣體主要是甲烷，若不采取適當(dāng)措施會(huì)引起爆炸和起火。另外，適合污`泥填埋的場(chǎng)所因城市污泥的大量產(chǎn)出而越來越有限，可供填埋的場(chǎng)地越來越少，特別是在人口稠密的國(guó)家。污泥在焚燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生二氧化硫、二惡英等氣體而造成空氣污染。污泥中的重金屬也會(huì)隨煙塵的擴(kuò)散而污染空氣。此外，焚燒法的處理成本十分昂貴。
[0005]污泥處理處置大致可以歸結(jié)為兩類:一是拋棄型技術(shù)，污泥作為廢物不利用；二是資源化技術(shù)，充分利用污泥中的有用成分，實(shí)現(xiàn)變廢為寶。后者符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方針，有利于建立循環(huán)型經(jīng)濟(jì)，近年來獲得廣泛的關(guān)注。
[0006]活性炭是一種具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的微晶質(zhì)碳，具有大量的孔隙和很大的比表面積，因此具有很強(qiáng)的選擇性吸附能力。是一種已在食品、醫(yī)藥、化學(xué)、國(guó)防、農(nóng)業(yè)、水處理和環(huán)境保護(hù)等工業(yè)得到廣泛應(yīng)用的吸附材料。用來生產(chǎn)活性炭的原料很廣泛，已由早期的木材、鋸屑、果殼等林產(chǎn)品擴(kuò)展到煤、石油、浙青等。但是由于活性炭的價(jià)格較高，因而也限制了它的使用。近年來利用農(nóng)林廢物、紙漿廢液、有機(jī)廢棄物等含碳物質(zhì)，制造價(jià)格低廉或具有特殊性能的活性炭的探索越來越受到重視。
[0007]污水處理過程中產(chǎn)生的污泥中含有大量的有機(jī)物，剩余污泥中大部分物質(zhì)是有機(jī)物，其中大約含有60~70%的粗蛋白質(zhì)，25%左右的碳水化合物。我國(guó)目前污水污泥中有機(jī)物的含量一般為40~70%，但是隨著社會(huì)發(fā)展水平的提高其含量也在增加，它具有被加工成含炭吸附劑的客觀條件。
[0008]目前國(guó)內(nèi)外對(duì)污泥制備活性炭的研究采用的加熱方式通常為常規(guī)加熱，而與傳統(tǒng)的加熱方式相比，微波加熱是一種全新的熱能技術(shù)，有著能量利用率高、加熱速度快、易于自動(dòng)化控制的特點(diǎn)，是一種非常具有潛力的加熱方式。
[0009]微波技術(shù)是在20世紀(jì)才發(fā)展起來的一門新技術(shù)。它首先應(yīng)用在電視、廣播、通信技術(shù)中，自60年代人們才開始利用其熱效應(yīng)進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)過程。近幾年來微波以其快速、均勻、節(jié)能、環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)己逐漸成為一種新型的能源，越來越多的應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)、制藥工業(yè)、環(huán)境保護(hù)等各個(gè)領(lǐng)域，進(jìn)行加熱、干燥、催化、萃取、“三廢”處理和環(huán)境監(jiān)測(cè)等。
[0010]微波頻率大約在300MHz—300GHz，即波長(zhǎng)為IOOcm至Imm范圍內(nèi)的電磁波，它位于電磁波譜的紅外輻射和無線電波之間。目前，微波加熱所采用的常用頻率為915MHz和2450MHz，對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)分別為0.326557m和0.121959m。微波加熱的原理基于當(dāng)微波遇到不同材料時(shí)，依材料性質(zhì)不同會(huì)產(chǎn)生反射、吸收、穿透現(xiàn)象，這取決于材料本身的介電常數(shù)、介電損耗系數(shù)、t匕熱、形狀和含水量等特性。大多數(shù)導(dǎo)體能夠反射微波，故在微波系統(tǒng)中，導(dǎo)體以一種特殊的形態(tài)來傳播和反射微波能量；絕緣體可穿透并部分反射微波能量，通常它吸收的微波功率較??；介質(zhì)的性能介于金屬和絕緣體之間的，則具有吸收、穿透和反射微波的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明提供一種用污水廠污泥制備活性炭的方法，以解決污水廠污泥處理的問題。
[0012]本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:包括下列步驟:
(一)將從污水廠取回的含水 率較高污泥，自然風(fēng)干數(shù)天，然后再將污泥放入烘箱中105°C烘干，經(jīng)研磨、篩分成粒徑小于3mm的顆粒；
(二)取篩分后的干污泥樣品4克，用一定濃度的磷酸溶液浸泡，48小時(shí)后浙干，然后將酸化污泥放入帶蓋坩堝中，送入微波爐按一定的微波處理工藝進(jìn)行處理；
(三)處理后的活性炭樣品中帶有大量的焦磷酸，先用70°C以上熱水浸洗，再用蒸餾水充分洗滌，使其PH值接近中性；
將炭放入烘箱，在120°C左右干燥5小時(shí)，經(jīng)干燥器中冷卻，人工研磨篩分至200目，所得的樣品即為活性炭樣品，放入干燥器保存。
[0013]本發(fā)明以污水廠剩余污泥為原料，采用磷酸一微波一油料作物皮殼改性法制備污泥活性炭，可以將這種活性炭應(yīng)用于污水廠的深度處理，使得處理后的出水能夠回用，為污水廠創(chuàng)造附加經(jīng)濟(jì)效益，降低污水處理運(yùn)行費(fèi)用，減少了污泥排放，實(shí)現(xiàn)變廢為寶。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是微波功率的影響圖；
圖2是微波輻照時(shí)間的影響圖；
圖3是磷酸濃度的影響圖；
圖4是磷酸與污泥浸泡比例的影響圖；
圖5是改性劑添加比例對(duì)污泥活性炭吸附性能的影響圖；圖6是三種活性炭對(duì)COD&去除率的關(guān)系圖；
圖7是振蕩時(shí)間對(duì)甲基橙去除率的影響；
圖8是污泥活性炭投加量對(duì)甲基橙去除的影響圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]包括下列步驟:
(一)將從污水廠取回的含水率較高污泥，自然風(fēng)干數(shù)天，然后再將污泥放入烘箱中105°C烘干，經(jīng)研磨、篩分成粒徑小于3mm的顆粒；
(二)取篩分后的干污泥樣品4克，用一定濃度的磷酸溶液浸泡，48小時(shí)后浙干，然后將酸化污泥放入帶蓋坩堝中，送入微波爐按一定的微波處理工藝進(jìn)行處理；
(三)處理后的活性炭樣品中帶有大量的焦磷酸，先用70°C以上熱水浸洗，再用蒸餾水充分洗滌，使其PH值接近中性；
將炭放入烘箱，在120°C左右干燥5小時(shí)，經(jīng)干燥器中冷卻，人工研磨篩分至200目，所得的樣品即為活性炭樣品，放入干燥器保存。
[0016]下邊通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0017]實(shí)驗(yàn)例I污泥 活性炭處理廢水實(shí)驗(yàn)
吸附實(shí)驗(yàn)采用靜態(tài)方法室溫下進(jìn)行。準(zhǔn)確稱取一定量的污泥活性炭作為吸附劑于250mL碘量瓶中，再加入IOOmL廢水，振蕩一定時(shí)間后過濾，然后測(cè)定濾液中的CODcr或色度。
[0018]分析測(cè)定方法
由于碘值和亞甲基藍(lán)是活性炭吸附特性的基本參數(shù)，又能方便而準(zhǔn)確地測(cè)定，所以分別測(cè)定不同工藝條件下制得的活性炭的碘值或亞甲基藍(lán)，以表示其吸附能力。污泥炭碘值的測(cè)定采用國(guó)標(biāo)GB/T12496.8-99規(guī)定的碘量法。
[0019]碘值測(cè)定方法:
稱取經(jīng)粉碎至71um的干燥污泥含碳吸附劑1.5g，放入干燥的100ml碘量瓶中，加入(1+9)鹽酸20.0ml，使試樣濕潤(rùn)，放在電爐上加熱至沸，微沸((30+2) S，冷卻至室溫后，加入50.0ml的0.lmol/L的碘標(biāo)準(zhǔn)溶液。立即塞好瓶蓋，在振蕩機(jī)上震蕩20min，迅速過濾到干燥燒杯中。用移液管吸取10.0ml濾液，加入250ml碘量瓶中，加入100ml水，用0.1mol硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，在溶液呈淡黃色時(shí)，加2ml淀粉指示劑，繼續(xù)滴定至溶液變成無色，記錄下使用的硫代硫酸鈉體積。
[0020]亞甲基蘭吸附值測(cè)定方法:
分別取 1.0mg/L 的亞甲基蘭溶液 0ml、0.5ml、1.0ml、2.0ml、3.0ml、4.0ml.5.0ml、
6.0ml放入50ml的比色管中，用磷酸緩沖溶液稀釋至50ml，用分光光度計(jì)，在波長(zhǎng)665nm處測(cè)吸光度。將所得結(jié)果以濃度為橫坐標(biāo)，以吸光度為縱標(biāo)繪圖，繪制亞甲基蘭的標(biāo)準(zhǔn)曲線。
[0021]稱取經(jīng)粉碎至71um的干燥試樣0.5g，置于100ml具有磨口塞的干燥錐形瓶中，接著加入1000mg/L的亞甲基蘭溶液50ml，然后在振蕩器上振蕩4小時(shí)后，過濾，取濾液0.5ml至50ml比色管中，用磷酸緩沖液稀釋到50ml，用分光光度計(jì)在波長(zhǎng)665nm處測(cè)定吸光度，從亞甲基蘭標(biāo)準(zhǔn)曲線上讀出對(duì)應(yīng)的吸附后亞甲基蘭的濃度。
[0022]CODcr采用化學(xué)需氧量測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定。
[0023]色度采用分光光度計(jì)比色法測(cè)定。[0024]pH值采用上海雷磁分析儀器廠生產(chǎn)的酸度計(jì)進(jìn)行測(cè)定。[0025]實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論污泥活性炭制備工藝研究 污泥篩選實(shí)驗(yàn) 分別取長(zhǎng)春一汽污水廠二沉池污泥、長(zhǎng)春市第二污水處理廠二沉池污泥，在相同的微波條件下制備活性炭，然后測(cè)定其碘值和回收率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出，從市第二污水廠的污泥制備的活性炭要比一汽污水廠的污泥活性炭碘值和回收率都高。這可能是因?yàn)?一汽污水廠的污水來源含有大量的工業(yè)廢水，其中無機(jī)物和重金屬含量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于生活污水。所以在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中，采用長(zhǎng)春市第二污水處理廠的剩余污泥。[0026]在2007至2008年間，分別于春、夏、秋三季從市二污水廠采樣，經(jīng)風(fēng)干、干燥后混合在一起裝瓶，供后續(xù)實(shí)驗(yàn)使用。[0027]不同污水廠污泥活性炭的碘值 一汽污水廠污泥制備的活性炭，碘值(mg/g) 300^350,回收率(% ) 45~51 ； 市二污水廠污泥制備的污泥炭，碘值(mg/g) 310^390,回收率(％ ) 47~56。[0028]操作條件對(duì)混合污泥制備活性炭的影響 通過單因素條件實(shí)驗(yàn)，分別測(cè)試微波功率、微波輻照時(shí)間、磷酸濃度、磷酸浸泡比例等對(duì)污泥成炭后碘值、亞甲基藍(lán)吸附能力的影響。每一種實(shí)驗(yàn)條件重復(fù)三次以上，取其平均值。[0029]微波功率的影響 稱取烘干研磨過篩的污泥樣品4克，固定微波輻照時(shí)間3分鐘、活化劑磷酸濃度40%的條件下，研究不同微波功率對(duì)污泥炭碘吸附值及污泥炭得率的影響，其結(jié)果見圖1。[0030]上圖顯示了隨微波輻照功率的增大，污泥活性炭的碘值先增加后降低的變化趨勢(shì)。當(dāng)功率為480W時(shí)，所制得的吸附劑碘值達(dá)到327mg/g。微波功率偏低時(shí)，所提供的活化溫度就低，該溫度下不足以使污泥原料發(fā)生炭化反應(yīng)。若功率太高，原料中碳成分損失嚴(yán)重，灰分增加，故吸附能力下降，碘值降低。[0031]微波輻照時(shí)間對(duì)碘值的影響 實(shí)驗(yàn)中取烘干研磨過篩的污泥樣品4克，保持微波功率480W、磷酸濃度40%不變，研究微波輻照時(shí)間對(duì)污泥活性炭碘吸附值的影響，其結(jié)果見圖2。[0032]由圖2可見，隨著活化時(shí)間的延長(zhǎng)，污泥活性炭的碘吸附值開始快速增加。當(dāng)時(shí)間超過3min時(shí)，其碘吸附值又開始回落。這主要是因?yàn)榛罨瘯r(shí)間直接決定污泥的活化程度。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，活性炭的活化效果越明顯，其孔隙結(jié)構(gòu)越發(fā)達(dá)。但微波活化的速率很快，繼續(xù)延長(zhǎng)時(shí)間會(huì)使本已形成的微孔和中孔孔徑變大，活性炭的比表面積變小，孔容收縮，不但對(duì)活化不起作用反而增加污泥炭灰份的含量，從而降低了其吸附能力。[0033]磷酸濃度對(duì)碘值的影響 取經(jīng)用不同濃度的磷酸溶液浸潰的污泥原料置于坩堝、固定在微波爐中，在微波功率480W，輻照時(shí)間3smin條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，研究不同濃度的磷酸溶液與污泥炭碘值之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖3。[0034]從圖3中可以看出，隨著磷酸濃度的增加，活性炭的吸附能力上升。但當(dāng)濃度超過40%以后，其吸附能力反而開始下降。這是因?yàn)榱姿嶙鳛榛罨瘎?，有兩方面的作?一方面起著增強(qiáng)活化的作用，脫去物料的氫和水，加速炭化，改變碳的結(jié)構(gòu)，增大比表面積；另一方面，磷酸是強(qiáng)吸波物質(zhì)，若濃度太高，則加強(qiáng)了物料的吸波能力，從而使活化溫度升高，加大了灰份的含量，導(dǎo)致吸附能力下降。
[0035]活化劑磷酸與污泥浸泡比例對(duì)碘值的影響
在污泥進(jìn)入微波爐之前，需要先將其浸泡在磷酸溶液中一段時(shí)間。此時(shí)污泥與磷酸溶液的比例是關(guān)系到試劑用量以及制備成本的問題。取固定重量的污泥在磷酸濃度40%的條件下，按不同比例浸泡48小時(shí)，然后按微波功率480KW、輻照3min的條件下制備活性炭，考察不同浸泡比例對(duì)污泥炭的吸附性能影響。
[0036]從圖4中可以看出，浸泡比例過小，磷酸的量不足以活化污泥炭，所以碘值下降；磷酸比例過大，又會(huì)多消耗試劑，增加制備成本。所以當(dāng)污泥與磷酸的比例1:3 (g/ml)時(shí)為最佳條件。
[0037]總結(jié):以碘值為考察目標(biāo)，得到污水廠污泥制備污泥活性炭的最優(yōu)條件是:微波功率480W、微波輻照時(shí)間3min、磷酸濃度40%、浸泡比例為1:3(g/ml)。
[0038]試驗(yàn)例2添加改性劑提高污泥活性炭吸附性能的試驗(yàn)
由于污水廠污泥自身的含碳量較低(40%-50%)，所以制備的活性炭離實(shí)際應(yīng)用還有一定的距離。在2009年以后，我們嘗試向污泥中添加部分改性劑，以增加污泥的含碳量，提高制備的污泥活性炭的吸附性能。這一類添加改性劑的污泥活性炭以下簡(jiǎn)稱“改性污泥炭”。
[0039]選取三種不同的油料作物皮殼，在微波功率480W、輻照時(shí)間3min、磷酸濃度40%的條件下，制備成活性炭，然后再分別稱取0.100g，置于三角瓶中，加入一定濃度的亞甲基藍(lán)廢水，在振蕩器上振蕩30min。靜止后用分光光度計(jì)測(cè)定吸光值，計(jì)算剩余的亞甲基藍(lán)濃度，得到相應(yīng)的去除率。結(jié)果如下。
[0040]不同改性劑對(duì)亞甲基藍(lán)廢水的去除率(%)`
種類I種類2種類3
去除率(％) 848796
由于第三種油料作物皮殼對(duì)亞甲基藍(lán)有較高的吸附值，在以后的實(shí)驗(yàn)中均采用其作為污泥活性炭的改性劑。
[0041]改性劑添加比例對(duì)污泥活性炭吸附性能的影響
改性劑添加比是指油料作物皮殼質(zhì)量在其和干燥污泥混合物中的比例，考慮到我們主要目的是為了污泥資源化，設(shè)計(jì)的改性劑添加比不大于50%。分別稱取改性劑比例為5%、10%、20%、30%、40%的干污泥，按照前述微波制備活性炭的條件:功率480W、輻照3min、磷酸濃度40%等制備改性污泥活性炭。經(jīng)水洗干燥研磨后，取其中的0.3000g加入到含一定量亞甲基藍(lán)的廢水中，在振蕩器振蕩30min，靜止后測(cè)定剩余的亞甲基藍(lán)溶液濃度，計(jì)算去除率。結(jié)果如圖5。
[0042]圖5中，未添加改性劑的零點(diǎn)代表污泥活性炭對(duì)亞甲基藍(lán)的去除率，只有55%。添加改性劑后其吸附性能不斷增加。當(dāng)添加到20%時(shí)，改性污泥炭對(duì)亞甲基藍(lán)的去除已經(jīng)達(dá)到90%。盡管繼續(xù)添加改性劑的去除率高達(dá)97%、99%，但從應(yīng)用的角度來看，合適的添加比例為20%ο
[0043]實(shí)驗(yàn)例3污泥活性炭的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)研究 生活污水C0D&的靜態(tài)吸附
目前我國(guó)城市生活污水一般采用生物法處理，其中難以降解的有機(jī)物在二級(jí)處理過程中往往不能被去除，這些有機(jī)物多為丹寧、木質(zhì)素、黑腐酸、醚類、多環(huán)芳烴、鹵代甲烷、聯(lián)苯胺、除草劑和殺蟲劑等，對(duì)于這些物質(zhì)的去除，從經(jīng)濟(jì)合理和技術(shù)可行方面考慮，采用活性炭吸附是較適宜的。
[0044]實(shí)驗(yàn)用水取自長(zhǎng)春市自由大路東北師大校門旁邊的下水井。附近有飯店、學(xué)生宿舍、幼兒園等，生活污水具有典型性。污水濃度范圍C0D&4(Tl00mg/L。取樣頻率每天一次。
[0045]量取50ml生活污水，分別加入三種活性炭:市售商品炭、污泥活性炭和改性污泥活性炭，每種炭又取不同的加入量，在恒溫振蕩器以200rpm振蕩lOOmin，靜置沉降，測(cè)試出水的C0D&。得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖6。
[0046]從圖6可以看出，隨著活性炭炭用量的增加，吸附的去除效率增加，這符合通常的吸附規(guī)律。其中商品活性炭對(duì)COD的去除效果最好，其次是改性活性炭。當(dāng)污泥炭的投加量為8g/L時(shí)，改性炭對(duì)COD的去除率為70%，污泥炭對(duì)COD的去除率只有59%。在該投加量下，商品炭的COD去除率為80%。
[0047]染料模擬廢水的靜態(tài)吸附
我國(guó)是主要染料生產(chǎn)國(guó)，產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的1/5。在染料生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生的廢水具有水量大、有機(jī)物濃度高、色度高、無機(jī)鹽含量高、成份復(fù)雜、可生化性差、脫色困難等特點(diǎn)。因此染料生產(chǎn)廢水一直是工業(yè)污水處理中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外水污染控制領(lǐng)域急需解決的一大難題。
[0048]目前，國(guó)內(nèi)外處理染料生產(chǎn)廢水的主要方法有物化法、生化法以及組合法等，吸附法是物理法中應(yīng)用得最多的方法。工業(yè)上常用的吸附劑有活性炭、粉煤灰、沸石、活性硅藻土、活化煤、纖維系列、天然蒙托土及天然廢料等，不同的吸附劑對(duì)染料吸附有選擇性。由于活性炭有很大的表面積，具有很強(qiáng)的脫色能力，因此是國(guó)內(nèi)外主要采用的方法。
[0049]甲基橙屬于偶氮化合物，它具有相對(duì)較高的毒性、復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和難于生物降解性，在酸性和堿性條件下的偶氮和醌式結(jié)構(gòu)是染料化合物的主體結(jié)構(gòu)，因此，染料選取甲基橙作為研究對(duì)象，具有一定的代表意義。
[0050]實(shí)驗(yàn)研究了三種活性炭用于模擬含甲基橙染料廢水的吸附試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)廢水是用市售的甲基橙配制而成的濃度為1000mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液，實(shí)驗(yàn)所用其它濃度的水樣均由此標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋得來。
[0051]振蕩時(shí)間對(duì)甲基橙去除率的影響
在室溫下，取濃度為100mg/L的甲基橙實(shí)驗(yàn)水樣于50ml錐形瓶中，投加0.3g污泥活性炭，測(cè)定不同吸附時(shí)間與去除率之間的關(guān)系，結(jié)果見圖7。
[0052]由圖7可看出。隨著振蕩時(shí)間的延長(zhǎng)，甲基橙的脫色率也逐漸增大。120min后，去除率達(dá)到85%，可以認(rèn)為吸附基本達(dá)到平衡。所以實(shí)驗(yàn)選定的吸附時(shí)間為120min。
[0053]污泥活性炭用量與甲基橙去除率的關(guān)系
取100mg/L的甲基橙溶液50ml移入具塞碘量瓶中，加入不同質(zhì)量的吸附劑在室溫下振蕩120min，測(cè)定吸附劑用量與甲基橙的去除率之間的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖8。
[0054]由圖8可知，隨著吸附劑用量的增大，甲基橙的去除率增高，當(dāng)投加量為8g/L時(shí)，甲基橙去除率達(dá)到93%。說明此時(shí)甲基橙的去除己接近完全，吸附基本上己達(dá)飽和，再增大用量則會(huì)造成經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)。因此對(duì)于100mg/L的甲基橙廢水，取污泥活性炭8g/L作為適宜的吸附劑用量。
[0055]三種活性炭對(duì)甲基橙廢水的吸附分別取等量的商品活性炭、改性污泥活性炭和污泥活性炭，按上述條件吸附處理甲基橙廢水。結(jié)果見表1。
[0056]表1不同活性炭對(duì)甲基橙的吸附性能比較
【權(quán)利要求】
1.一種用污水廠污泥制備活性炭的方法，其特征在于包括下列步驟: (一)將從污水廠取回的含水率較高污泥，自然風(fēng)干數(shù)天，然后再將污泥放入烘箱中105°C烘干，經(jīng)研磨、篩分成粒徑小于3mm的顆粒； (二)取篩分后的干污泥 樣品4克，用一定濃度的磷酸溶液浸泡，48小時(shí)后浙干，然后將酸化污泥放入帶蓋坩堝中，送入微波爐按一定的微波處理工藝進(jìn)行處理； (三)處理后的活性炭樣品中帶有大量的焦磷酸，先用70°C以上熱水浸洗，再用蒸餾水充分洗滌，使其PH值接近中性； 將炭放入烘箱，在120°C左右干燥5小時(shí)，經(jīng)干燥器中冷卻，人工研磨篩分至200目，所得的樣品即為活性炭樣品，放入干燥器保存。
【文檔編號(hào)】C01B31/08GK103601184SQ201310653145
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】趙曉明 申請(qǐng)人:東北師范大學(xué)