本發(fā)明涉及一種污泥基生物炭，特別是涉及一種摻雜甲殼的污泥基生物炭制備方法。
背景技術(shù)：
生物炭是指生物質(zhì)在缺氧條件下經(jīng)高溫?zé)峤夂笫Ｏ碌奈镔|(zhì)。生物炭具有較大的比表面積和多孔結(jié)構(gòu)，具有良好的吸附性能，可作為污水處理吸附劑，吸附水中的重金屬、氨氮、磷酸鹽等。
伴隨城鎮(zhèn)化進(jìn)程，城鎮(zhèn)污水廠建設(shè)突飛猛進(jìn)，市政污泥作為污水處理副產(chǎn)物的總量也急劇攀升，如果處置不當(dāng)會(huì)造成環(huán)境的二次污染。污泥的處理處置已成為當(dāng)今環(huán)境面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題。
市政污泥中含有一定量的碳，可作為制備生物炭的原材料，但其也因污泥所含成分復(fù)雜，所含碳量相對(duì)較低，因此單純用其制成的生物炭品質(zhì)及性能較商業(yè)生物炭差距很大，其應(yīng)用范圍與價(jià)值也大大受限。
甲殼是指甲殼動(dòng)物的殼，主要由蛋白質(zhì)、碳酸鈣、氮和殼質(zhì)等構(gòu)成。摻入甲殼到污泥中，可提高污泥的含碳量，可使制備的污泥基生物炭品質(zhì)更好，吸附性能更佳。
本發(fā)明采取向污泥中摻雜甲殼制備生物炭，提高污泥基生物炭的吸附性能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)污泥和甲殼的資源化利用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種摻雜甲殼的污泥基生物炭的制備方法與應(yīng)用，以一種簡(jiǎn)單可操作的方式，改善污泥基生物炭的性能，提升其在污水處理應(yīng)用中的吸附去污能力。
本發(fā)明的目的是通過(guò)如下方案實(shí)現(xiàn)的：
1、原料準(zhǔn)備
市政污泥在自然條件下風(fēng)干，然后放入烘箱于105℃烘到恒重，除去石塊等雜物后破碎至4-8mm。甲殼清洗干凈，用無(wú)水乙醇作為脫脂劑，在60℃條件下進(jìn)行30min加熱脫脂。脫脂完成后離心去掉油脂部分，余下放入烘箱于105℃烘干，破碎至5～8mm。
2、制備步驟
⑴按1～3:1重量份比例將市政污泥和甲殼充分混合，研磨，過(guò)200目篩，備用。
⑵將步驟⑴的物料置入氣氛馬弗爐中熱解，通入100-200mL/min的氮?dú)?5min，后以10-20℃/min的升溫速度加熱至400-600℃，停留2-3h后，停止加熱并降溫至60℃出料，放在干燥器內(nèi)冷卻得到熱解產(chǎn)物。
⑶將步驟⑵得到的熱解產(chǎn)物用1-3M的鹽酸浸洗5min。
⑷濾去步驟⑶的鹽酸，將固形物用去離子水浸泡20min后過(guò)濾，去離子水浸泡與過(guò)濾步驟重復(fù)5遍，再把濾上物放入烘箱于105℃烘干至恒重，最終獲得摻雜甲殼的污泥基生物炭。
本發(fā)明用的甲殼是指蝦和蟹的殼。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
節(jié)約了污泥基生物炭的制備成本，克服了污泥基生物炭制備的局限性，使得污泥和甲殼變廢為寶，同時(shí)很大程度上提高污泥基生物炭的品質(zhì)與污水處理性能。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
⑴將取回來(lái)的市政污泥(含水率72％)在自然條件下風(fēng)干，然后放置烘箱于105℃烘去水分，直至恒重后取出冷卻，去除石塊等雜物，用破碎機(jī)破碎至4-8mm。甲殼清洗干凈，用無(wú)水乙醇作為脫脂劑，在60℃條件下進(jìn)行30min加熱脫脂。脫脂完成后離心去掉油脂部分，余下放入烘箱于105℃烘干，破碎至5～8mm。
⑵將破碎后的污泥和甲殼按1:1的比例各取50g摻混均勻，用剛玉研缽研磨，過(guò)200目篩網(wǎng)。
⑶將研磨后物料放入氣氛馬弗爐高溫?zé)峤馓幚怼Ｏ纫?00mL/min速率通入氮?dú)?5min，然后開(kāi)始升溫加熱，以10℃/min升溫速度至400℃并保持該溫度3h，關(guān)閉加熱系統(tǒng)使之自然降溫到80℃，取出物料放在干燥器內(nèi)冷卻得到高溫?zé)峤猱a(chǎn)物。
⑷待高溫?zé)峤猱a(chǎn)物冷卻至室溫后，用1M的鹽酸浸洗5min。
⑸濾去鹽酸，將濾渣用去離子水浸泡，攪拌清洗15min后過(guò)濾，重復(fù)5次的去離子水浸洗和過(guò)濾步驟。最后將濾上物放入烘箱于105℃烘干至恒重，取出干燥冷卻后即得到本實(shí)施例的成品。
碘值測(cè)定：采用本實(shí)施例步驟所制備的污泥基生物炭，其碘值與比表面積由單純采用市政污泥制備的污泥基生物炭的301.1mg/g、245.3m2/g提高到478.8mg/g、425.2m2/g。
污水處理的應(yīng)用：稱取2g步驟⑸所得成品，投入裝有1L機(jī)電拋光工序的含磷廢水中，攪拌反應(yīng)后沉淀，取沉淀后上清液測(cè)定其相應(yīng)水質(zhì)指標(biāo)，表明本實(shí)施例的摻雜甲殼污泥基生物炭對(duì)該廢水的CODCr、TN和TP去除率分別為49.7％、20.7％和94.3％，較單純采用市政污泥制成的污泥基生物炭分別提升了11.6％、4.2％和13.2％。
本實(shí)施例所述的市政污泥取自:福州市城區(qū)某污水處理廠。
實(shí)施例2
⑴將取回來(lái)的市政污泥(含水率80％)在自然條件下風(fēng)干，然后放置烘箱于105℃烘去水分，直至恒重后取出冷卻，去除石塊等雜物，用破碎機(jī)破碎至4-8mm。甲殼清洗干凈，用無(wú)水乙醇作為脫脂劑，在60℃條件下進(jìn)行30min加熱脫脂。脫脂完成后離心去掉油脂部分，余下放入烘箱于105℃烘干，破碎至5～8mm。
⑵將破碎后的污泥和甲殼按2:1的比例各取80g和40g摻混均勻，用剛玉研缽研磨，過(guò)200目篩網(wǎng)。
⑶將研磨后物料放入氣氛馬弗爐高溫?zé)峤馓幚?。先?50mL/min速率通入氮?dú)?5min，然后開(kāi)始升溫加熱，以15℃/min升溫速度至500℃并保持該溫度2.5h，關(guān)閉加熱系統(tǒng)使之自然降溫到80℃，取出物料放在干燥器內(nèi)冷卻得到高溫?zé)峤猱a(chǎn)物。
⑷待高溫?zé)峤猱a(chǎn)物冷卻至室溫后，用2M的鹽酸浸洗5min。
⑸濾去鹽酸，將濾渣用去離子水浸泡，攪拌清洗15min后過(guò)濾，重復(fù)5次的去離子水浸洗和過(guò)濾步驟。最后將濾上物放入烘箱于105℃烘干至恒重，取出干燥冷卻后即得到本實(shí)施例的成品。
碘值測(cè)定：采用本實(shí)施例步驟所制備的污泥基生物炭，其碘值與比表面積由單純采用市政污泥制備的污泥基生物炭的253.7mg/g、205.3m2/g提高到401.1mg/g、369.0m2/g。
污水處理的應(yīng)用：稱取2g步驟⑸所得成品，投入裝有1L機(jī)電拋光工序的含磷廢水中，攪拌反應(yīng)后沉淀，取沉淀后上清液測(cè)定其相應(yīng)水質(zhì)指標(biāo)，表明本實(shí)施例的摻雜甲殼污泥基生物炭對(duì)該廢水的CODCr、TN和TP去除率分別為47.9％、20.3％和91.4％，較單純采用市政污泥制成的污泥基生物炭分別提升了10.5％、4.0％和10.7％。
本實(shí)施例所述的市政污泥取自:福州市城區(qū)某污水處理廠。
實(shí)施例3
⑴將取回來(lái)的市政污泥(含水率76％)在自然條件下風(fēng)干，然后放置烘箱于105℃烘去水分，直至恒重后取出冷卻，去除石塊等雜物，用破碎機(jī)破碎至4-8mm。甲殼清洗干凈，用無(wú)水乙醇作為脫脂劑，在60℃條件下進(jìn)行30min加熱脫脂。脫脂完成后離心去掉油脂部分，余下放入烘箱于105℃烘干，破碎至5～8mm。
⑵將破碎后的污泥和甲殼按3:1的比例各取90g和30g摻混均勻，用剛玉研缽研磨，過(guò)200目篩網(wǎng)。
⑶將研磨后物料放入氣氛馬弗爐高溫?zé)峤馓幚?。先?00mL/min速率通入氮?dú)?5min，然后開(kāi)始升溫加熱，以20℃/min升溫速度至600℃并保持該溫度2h，關(guān)閉加熱系統(tǒng)使之自然降溫到80℃，取出物料放在干燥器內(nèi)冷卻。
⑷待熱解后的產(chǎn)品降冷卻至室溫后，用3M的鹽酸浸洗5min。
⑸濾去鹽酸，將濾渣用去離子水浸泡，攪拌清洗15min后過(guò)濾，重復(fù)5次的去離子水浸洗和過(guò)濾步驟。最后將濾上物放入烘箱于105℃烘干至恒重，取出干燥冷卻后即得到本實(shí)施例的成品。
碘值測(cè)定：采用本實(shí)施例步驟所制備的污泥基生物炭，其碘值與比表面積由單純采用市政污泥制備的污泥基生物炭的215.2mg/g、163.3m2/g，提高到324.7mg/g、267.8m2/g。
污水處理的應(yīng)用：稱取2g步驟⑸所得成品，投入裝有1L機(jī)電拋光工序的含磷廢水中，攪拌反應(yīng)后沉淀，取沉淀后上清液測(cè)定其相應(yīng)水質(zhì)指標(biāo)，表明本實(shí)施例的摻雜甲殼污泥基生物炭對(duì)該廢水的CODCr、TN和TP去除率分別為43.2％、17.9％和85.0％，較單純采用市政污泥制成的污泥基生物炭分別提升了9.2％、3.8％和9.8％。
本實(shí)施例所述的市政污泥取自:福州市城區(qū)某污水處理廠。