一種好氧硝化顆粒污泥活性炭吸附劑的制備及應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種好氧硝化顆粒污泥活性炭吸附劑的制備及應(yīng)用，本發(fā)明將好氧硝化顆粒污泥干燥，研磨，過篩后用氯化鋅溶液活化20～24h，置于管式爐石英管內(nèi)，在室溫下先將管式爐內(nèi)通氮?dú)?～2h，之后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將管式爐以10～18℃/分鐘的速度升溫至600～700℃，保持0.5～1.5h，待溫度降至室溫后，停止通氮?dú)?，取出用鹽酸洗去雜質(zhì)，去離子水反復(fù)清洗至中性，干燥，研磨，過篩后得到好氧硝化顆粒污泥活性炭。本發(fā)明首次采用好氧硝化顆粒污泥制備的活性炭作為吸附劑的方法簡單易行，成本低廉，吸附容量高，可重復(fù)利用，能有效處理陽離子染料溶液，吸附過程不造成二次污染。
【專利說明】—種好氧硝化顆粒污泥活性炭吸附劑的制備及應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種好氧硝化顆粒污泥活性炭吸附劑的制備及應(yīng)用，適用于印染廢水陽離子染料的去除，屬于活性炭【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，染料工業(yè)的發(fā)展在為人類帶來豐富多彩的視覺享受的同時，也對人類及生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的威脅。陽離子染料大多是以石油化工產(chǎn)品為主要原料，經(jīng)人工合成的芳香類化合物，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，生物可降解性低，具有潛在的毒性及致癌、致畸變作用。因此，環(huán)境水中染料污染的去除越來越為人們所關(guān)注。
[0003]活性炭是一種常見的吸附劑，具有豐富的內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)和高比表面積，具有很強(qiáng)的選擇吸附能力，其效果明顯，操作簡單。因此利用吸附法去除污水中的陽離子染料，從效率和環(huán)境保護(hù)方面都具有很好的應(yīng)用前景。好氧硝化顆粒污泥是通過微生物的自凝聚作用形成的具有規(guī)則結(jié)構(gòu)的顆粒狀微生物聚合體，是在厭氧顆粒污泥的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的一種新型高效的生物脫氮顆粒污泥技術(shù)。利用好氧硝化顆粒污泥進(jìn)行新一代的污水生物處理技術(shù)一直是國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)問題。好氧硝化顆粒污泥含有大量有機(jī)物和蛋白質(zhì)類等可利用資源，能轉(zhuǎn)化成含碳吸附劑。本發(fā)明首次采用好氧硝化顆粒污泥制備的活性炭作為吸附劑的方法簡單易行，成本低廉，吸附容量高，可重復(fù)利用，能有效處理陽離子染料溶液，吸附過程不造成二次污染。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種好氧硝化顆粒污泥活性炭吸附劑。本發(fā)明的目的還在于提供一種活性炭去除水中陽離子染料的方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
1.一種好氧硝化顆粒污泥活性炭吸附劑的制備，步驟如下:
Cl)將實(shí)驗(yàn)室SBR反應(yīng)器中培養(yǎng)的好氧硝化顆粒污泥在100?110 °C下干燥，研磨，80?150目過篩，得到干污泥粉末；
(2)將干污泥粉末用2?6 mol/L氯化鋅活化2(T24 h，然后放入管式爐中，以氮?dú)庾鞅Ｗo(hù)氣，在600?700 °C下炭化0.5?1.5 h，加熱速率控制在10?18 °C/min，冷卻至室溫，用2?4 mol/L鹽酸洗去雜質(zhì)，用去離子水洗滌至中性，100?110 °C烘干至恒重，制得好氧硝化顆粒污泥活性炭。
[0006]2.上述的好氧硝化顆粒污泥的培養(yǎng)，所用的人工廢水用葡萄糖提供碳源，氯化銨提供氮源，碳酸氫鈉調(diào)節(jié)pH 7.5?8.0，進(jìn)水COD為500?800 mg/L, NH4-N為100?400 mg/L,污泥粒徑為I?3 mm。
[0007]3.一種好氧硝化顆粒污泥活性炭吸附劑用于水中陽離子染料的去除，步驟如下:
(I)取30?50 mL、40?60 mg/L的陽離子染料溶液于250mL的錐形瓶中，加入6?16 mg的好氧硝化顆粒污泥活性炭，20?40 °C下放在搖床中振蕩廣2 h，取出混合液，離心，取上清液用分光光度計測量吸光度；
(2)繪制陽離子染料的濃度?吸光度的工作曲線，根據(jù)工作曲線查出吸附后溶液中陽離子染料的濃度G，依據(jù)溶液中陽離子染料的初始濃度G和吸附后溶液中陽離子染料的濃度G計算陽離子染料去除率。
[0008]上述陽離子染料選自下列之一:亞甲基藍(lán)、孔雀石綠、中性紅、吖啶橙。
[0009]本發(fā)明的有益成果
1.本發(fā)明中好氧硝化顆粒污泥是一種新型的制備活性炭的材料；
2.本發(fā)明在較小活性炭投加量下可實(shí)現(xiàn)對陽離子染料的高效去除，去除率達(dá)到95%以上；
3.本發(fā)明活性炭的制備工藝簡單，投資少，能耗低；
4.本發(fā)明首次采用好氧硝化顆粒污泥制備的活性炭作為吸附劑，效果突出。
[0010]實(shí)施例1 一種好氧硝化顆粒污泥活性炭吸附劑的制備方法
(O取實(shí)驗(yàn)室SBR反應(yīng)器中培養(yǎng)的好氧硝化顆粒污泥，培養(yǎng)所用的人工廢水進(jìn)水COD為500 mg/L，NH4-N為100 mg/L，pH為7.8，粒徑為I _，在103 °C下干燥，研磨，80目篩子過篩，得到干污泥粉末；
(2)將干污泥粉末用2 mol/L氯化鋅活化20 h，然后放入管式爐中，以氮?dú)庾鞅Ｗo(hù)氣，在600 °C下炭化0.5 h，加熱速率控制在10 °C/min，冷卻至室溫，用2 mol/L鹽酸洗去雜質(zhì)，用去離子水洗滌至中性，103 °C烘干至恒重，制得好氧硝化顆粒污泥活性炭。
[0011]實(shí)施例2 —種好氧硝化顆粒污泥活性炭吸附劑的制備方法
(O取實(shí)驗(yàn)室SBR反應(yīng)器中培養(yǎng)的好氧硝化顆粒污泥，培養(yǎng)所用的人工廢水進(jìn)水COD為650 mg/L, NH4-N為200 mg/L, pH為7.8，粒徑為2 _，在105 °C下干燥，研磨，100目篩子過篩，得到干污泥粉末；
(2)將干污泥粉末用5 mol/L氯化鋅活化22 h，然后放入管式爐中，以氮?dú)庾鞅Ｗo(hù)氣，在650 °C下炭化I h,加熱速率控制在15 °C/min,冷卻至室溫,用3 mol/L鹽酸洗去雜質(zhì)，用去離子水洗滌至中性，105 °C烘干至恒重，制得好氧硝化顆粒污泥活性炭。
[0012]實(shí)施例3 —種好氧硝化顆粒污泥活性炭吸附劑的制備方法
(O取實(shí)驗(yàn)室SBR反應(yīng)器中培養(yǎng)的好氧硝化顆粒污泥，培養(yǎng)所用的人工廢水進(jìn)水COD為750 mg/L,NH4-N為300 mg/L，pH為7.8，粒徑為3_，在108 °C下干燥，研磨，150目篩子過篩，得到干污泥粉末；
(2)將干污泥粉末用6 mol/L氯化鋅活化24 h，然后放入管式爐中，以氮?dú)庾鞅Ｗo(hù)氣，在700 °C下炭化1.5 h，加熱速率控制在18 0C /min，冷卻至室溫，用4 mol/L鹽酸洗去雜質(zhì)，用去離子水洗滌至中性，108 °C烘干至恒重，制得好氧硝化顆粒污泥活性炭。
[0013]實(shí)施例4陽離子染料亞甲基藍(lán)的去除
(1)取30mL、40 mg/L的亞甲基藍(lán)溶液于250 mL的錐形瓶中，加入8 mg的好氧硝化顆粒污泥活性炭，20 °C下放在搖床中振蕩I h，取出混合液，離心，取上清液用分光光度計測量吸光度；
(2)繪制亞甲基藍(lán)的濃度?吸光度的工作曲線，根據(jù)工作曲線查出吸附后溶液中亞甲基藍(lán)的濃度Ce，依據(jù)溶液中亞甲基藍(lán)的初始濃度C0和吸附后溶液中亞甲基藍(lán)的濃度Ce計算亞甲基藍(lán)去除率，其去除率達(dá)到95.4%。
[0014]實(shí)施例5陽離子染料孔雀石綠的去除
(1)取35mL、45 mg/L的孔雀石綠溶液于250 mL的錐形瓶中，加入10 mg的好氧硝化顆粒污泥活性炭，25 °C下放在搖床中振蕩1.5 h，取出混合液，離心，取上清液用分光光度計測量吸光度；
(2)繪制孔雀石綠的濃度?吸光度的工作曲線，根據(jù)工作曲線查出吸附后溶液中孔雀石綠的濃度G，依據(jù)溶液中孔雀石綠的初始濃度G和吸附后溶液中孔雀石綠的濃度G計算孔雀石綠去除率，其去除率達(dá)到96.5%。
[0015]實(shí)施例6陽離子染料中性紅的去除
(1)取45mL、55 mg/L的中性紅溶液于250 mL的錐形瓶中，加入12 mg的好氧硝化顆粒污泥活性炭，35 °C下放在搖床中振蕩1.5 h，取出混合液，離心，取上清液用分光光度計測量吸光度；
(2)繪制中性紅的濃度?吸光度的工作曲線，根據(jù)工作曲線查出吸附后溶液中中性紅的濃度Ce，依據(jù)溶液中中性紅的初始濃度C0和吸附后溶液中中性紅的濃度Ce計算中性紅去除率，其去除率達(dá)到96.0%。
[0016]實(shí)施例7陽離子染料吖啶橙的去除
(1)取50mL、60 mg/L的Π丫唳橙溶液于250 mL的錐形瓶中，加入14 mg的好氧硝化顆粒污泥活性炭，40 °C下放在搖床中振蕩2 h，取出混合液，離心，取上清液用分光光度計測量吸光度；
(2)繪制吖啶橙的濃度?吸光度的工作曲線，根據(jù)工作曲線查出吸附后溶液中吖啶橙的濃度Ce，依據(jù)溶液中吖啶橙的初始濃度C0和吸附后溶液中吖啶橙的濃度Ce計算吖啶橙去除率，其去除率達(dá)到97.3%。
【權(quán)利要求】
1.一種好氧硝化顆粒污泥活性炭吸附劑的制備，其特征在于，包括以下步驟: (1)將實(shí)驗(yàn)室SBR反應(yīng)器中培養(yǎng)的好氧硝化顆粒污泥在100?110°C下干燥，研磨，80?150目過篩，得到干污泥粉末； (2)將干污泥粉末用2飛mol/L氯化鋅活化2(T24h，然后放入管式爐中，以氮?dú)庾鞅Ｗo(hù)氣，在60(T700 °C下炭化0.5?1.5 h，加熱速率控制在1(Γ?8 V /min，冷卻至室溫，用2^4 mol/L鹽酸洗去雜質(zhì)，用去離子水洗滌至中性，100?110 °C烘干至恒重，制得好氧硝化顆粒污泥活性炭。
2.如權(quán)利要求1所述的一種好氧硝化顆粒污泥活性炭吸附劑的制備，所述的好氧硝化顆粒污泥，其特征在于，培養(yǎng)所用的人工廢水用葡萄糖提供碳源，氯化銨提供氮源，碳酸氫鈉調(diào)節(jié)pH 7.5?8.0，進(jìn)水COD為50(T800mg/L，NH4-N為100?400mg/L，污泥粒徑為I?3mm。
3.如權(quán)利要求1所述的一種好氧硝化顆粒污泥活性炭吸附劑的制備，其特征在于，用于水中陽離子染料的去除，步驟如下: (1)取3(T50mL、4(T60mg/L的陽離子染料溶液于250mL的錐形瓶中，加入6?16mg的好氧硝化顆粒污泥活性炭，2(T40 °C下放在搖床中振蕩廣2 h，取出混合液，離心，取上清液用分光光度計測量吸光度； (2)繪制陽離子染料的濃度?吸光度的工作曲線，根據(jù)工作曲線查出吸附后溶液中陽離子染料的濃度G，依據(jù)溶液中陽離子染料的初始濃度G和吸附后溶液中陽離子染料的濃度G計算陽離子染料去除率。
4.如權(quán)利要求1所述的一種好氧硝化顆粒污泥活性炭吸附劑的制備，其特征在于，陽離子染料選自下列之一:亞甲基藍(lán)、孔雀石綠、中性紅、吖啶橙。
【文檔編號】B01J20/30GK104289180SQ201410501452
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月27日
【發(fā)明者】杜斌, 張格 , 魏琴, 魏東, 閆濤, 王曉東, 閆良國, 胡麗華 申請人:濟(jì)南大學(xué)