一種含有稀土元素的活性炭吸附劑的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及吸附劑領域，具體的是一種含有稀土元素的活性炭吸附劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著城市化進程的加快、城市人口的增加以及環(huán)保意識的加強，城市工業(yè)廢水與生活污水的排放量日益增多，城市污水處理率也逐年提高，污水廠的污泥產(chǎn)生率也急劇增加。污水處理廠的污泥含水率高，有大量的有機物、有毒有害物質(zhì)等的具有復雜流變性的半干性固體廢物，它容量大、易腐敗、不穩(wěn)定、有惡臭，如不妥善處理，將帶來嚴重的環(huán)境污染?；钚蕴渴嵌嗫孜讲牧?，具有豐富的孔隙結(jié)構、較高的比表面積以及很強的吸附能力。近年來廣泛應用于凈化空氣、除臭、脫色、污水處理等，需求量增加?；钚蕴康脑牧现饕敲汉湍静牡群疾牧?，成本較高，污泥中含有大量的有機物，具有被加工成含碳吸附劑的客觀條件，利用污泥熱解法制備活性炭活性炭，不僅能獲得廉價的活性炭，將污泥中可溶性重金屬轉(zhuǎn)化成難溶物固定在活性炭中，從而減少對環(huán)境的污染，還可以將污泥活性炭運用于污水處理、空調(diào)凈化、脫色、有毒有害物質(zhì)等處理。
[0003]活性炭是一種多孔性的含碳物質(zhì)，其高度發(fā)達的孔隙結(jié)構使它具有龐大的表面積，所以很容易與空氣中的有毒有害氣體充分接觸，這種高度發(fā)達的孔隙結(jié)構構成了一個強大吸附力場，賦予了活性炭特有的吸附性能，從而達到吸附、凈化的作用。目前市場上主要有化學類、生物類、光觸媒類產(chǎn)品，這些產(chǎn)品價格昂貴，具有一定使用條件的限制，稀土元素是具有特殊電子結(jié)構和獨特的物理一化學特性，使其在各方面獲得廣泛的應用。近年來的研宄顯示，稀土特異的催化性能及吸附性能在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、水處理等方面具有獨特而顯著的功效，發(fā)揮著不可替代的作用。但是普通的活性炭吸附劑和稀土吸附劑都具有容易飽和，分離不易，易落粉散落，使用時間不長，且分離不易，吸附效率低等方面的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種含有稀土元素的活性炭吸附劑及其制備方法。
[0005]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術方案如下:
一種含有稀土元素的活性炭吸附劑，由下列重量份的原料制成:污泥100-150、玉米秸桿13-17、花生殼15-24、錳礦石粉10-15、氯化鋅30-50、硅酸鎂13-16、二氧化硅5_8、聚乙烯醇3-5、聚丙烯酰胺3-5、硝酸鑭2-3、聚酯纖維3-5、氧化釔2_3、二氧化氯3_5、蒸餾水適量;
本發(fā)明所述一種含有稀土元素的活性炭吸附劑，由以下具體步驟制成:
(1)將污水處理廠的污泥于自然條件下風干，之后于烘箱中110°C下干燥18-20h，冷卻后研磨成粒徑為1_3_的污泥顆粒待用；
(2)將玉米秸桿、花生殼置于烘箱中于80°C下烘干至恒重，冷卻后粉碎大小成l_5mm待用； (3)將步驟(I)和步驟(2)中的物料混合后置于管式爐中于400-600°C下熱解炭化Ih待用；
(4)將氯化鋅、硅酸鎂和二氧化硅混合均勻，加入適量的蒸餾水將氯化鋅配制成4mol/l的濃度，超聲分散10-20min后和步驟(3)的產(chǎn)物浸泡12h ；
(5)將步驟(4)得到的浸漬產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至烘箱中于110°C下干燥10-12h ；
(6)將步驟(5)得到的干燥產(chǎn)物和錳礦石粉放入馬弗爐中，通入氮氣作為保護氣氛，以10-20° C/min速度升溫，升高至400-750° C時，恒溫保持50_150min，隨爐冷卻后粉碎備用；
(7)將硝酸鑭、聚酯纖維、氧化釔、二氧化氯和步驟(6)所得的物料混合均勻，加入聚乙烯醇水溶液攪拌成濕態(tài)混合物，然后加到圓盤造粒機中制成小球，經(jīng)篩分后選出粒徑大小在5-15_范圍，然后在200-250° C下煅燒0.5_lh ；
(8)將聚丙烯酰胺加到5-7倍的蒸餾水中，攪拌均勻后將步驟(7)得到的產(chǎn)物加入其中，超聲分散l_2h后用蒸餾水清洗至PH呈中性烘干即可。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點是:本發(fā)明在污泥中添加的玉米秸桿和花生殼增加了污泥的含碳量，提高了污泥的吸附性，將氯化鋅用二氧化硅和硅酸鎂改性后活化活性炭，增加了污泥活性炭的孔徑數(shù)量，提高了吸附性能和殺菌性，利用錳礦石粉在高溫煅燒時形成骨架使污泥活性炭不易掉粉、耐磨，并且利用聚丙烯酰胺改性增強了吸附劑的吸附性能，擴大了吸附范圍，對水質(zhì)的凈化有顯著的作用，添加的硝酸鑭、聚酯纖維、氧化釔增強了淤泥活性炭的吸附能力、耐腐蝕能力，添加的二氧化氯殺菌防腐性能好，本發(fā)明吸附劑原料來源廣泛、價格低廉、制備過程簡單、吸附容量大，值得推廣。
【具體實施方式】
[0007]下面通過具體實例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0008]一種含有稀土元素的活性炭吸附劑，由下列重量份(公斤)的原料制成:污泥140、玉米秸桿15、花生殼22、錳礦石粉13、氯化鋅42、硅酸鎂15、二氧化硅7、聚乙烯醇4、聚丙烯酰胺4、硝酸鑭3、聚酯纖維4、氧化釔3、二氧化氯3、蒸餾水適量；
本發(fā)明所述一種含有稀土元素的活性炭吸附劑，由以下具體步驟制成:
(1)將污水處理廠的污泥于自然條件下風干，之后于烘箱中110°C下干燥18h，冷卻后研磨成粒徑為1_3_的污泥顆粒待用；
(2)將玉米秸桿、花生殼置于烘箱中于80°C下烘干至恒重，冷卻后粉碎大小成l_5mm待用；
(3)將步驟(I)和步驟(2)中的物料混合后置于管式爐中于400°C下熱解炭化Ih待用；
(4)將氯化鋅、硅酸鎂和二氧化硅混合均勻，加入適量的蒸餾水將氯化鋅配制成4mol/l的濃度，超聲分散20min后和步驟(3)的產(chǎn)物浸泡12h ；
(5)將步驟(4)得到的浸漬產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至烘箱中于110°C下干燥1h ;
(6)將步驟(5)得到的干燥產(chǎn)物和錳礦石粉放入馬弗爐中，通入氮氣作為保護氣氛，以10-20° C/min速度升溫，升高至700° C時，恒溫保持lOOmin，隨爐冷卻后粉碎備用；
(7)將硝酸鑭、聚酯纖維、氧化釔、二氧化氯和步驟(6)所得的物料混合均勻，加入聚乙烯醇水溶液攪拌成濕態(tài)混合物，然后加到圓盤造粒機中制成小球，經(jīng)篩分后選出粒徑大小在5-15mm范圍，然后在200° C下煅燒Ih ;
(8)將聚丙烯酰胺加到7倍的蒸餾水中，攪拌均勻后將步驟(7)得到的產(chǎn)物加入其中，超聲分散2h后用蒸餾水清洗至PH呈中性烘干即可。
[0009]經(jīng)測定，具體實施例中制備的活性炭吸附劑的性能指標如下:
落粉率(％):0.7 ；
抗壓強度(N/顆):23 ;
磨損率(％):1.2 ；
碘吸附(mg/g):1050 ；
靜態(tài)水吸附量(％):18.8o
【主權項】
1.一種含有稀土元素的活性炭吸附劑，其特征在于，由以下重量份的原料制成:污泥100-150、玉米秸桿13-17、花生殼15-24、錳礦石粉10-15、氯化鋅30-50、硅酸鎂13-16、二氧化硅5-8、聚乙烯醇3-5、聚丙烯酰胺3-5、硝酸鑭2-3、聚酯纖維3_5、氧化釔2_3、二氧化氯3-5、蒸餾水適量。2.根據(jù)權利要求1所述一種含有稀土元素的活性炭吸附劑，其特征在于，由以下具體步驟制成: (1)將污水處理廠的污泥于自然條件下風干，之后于烘箱中110°C下干燥18-20h，冷卻后研磨成粒徑為1_3_的污泥顆粒待用； (2)將玉米秸桿、花生殼置于烘箱中于80°C下烘干至恒重，冷卻后粉碎大小成l_5mm待用； (3)將步驟(I)和步驟(2)中的物料混合后置于管式爐中于400-600°C下熱解炭化Ih待用； (4)將氯化鋅、硅酸鎂和二氧化硅混合均勻，加入適量的蒸餾水將氯化鋅配制成4mol/l的濃度，超聲分散10-20min后和步驟(3)的產(chǎn)物浸泡12h ； (5)將步驟(4)得到的浸漬產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至烘箱中于110°C下干燥10-12h ； (6)將步驟(5)得到的干燥產(chǎn)物和錳礦石粉放入馬弗爐中，通入氮氣作為保護氣氛，以10-20° C/min速度升溫，升高至400-750° C時，恒溫保持50_150min，隨爐冷卻后粉碎備用； (7)將硝酸鑭、聚酯纖維、氧化釔、二氧化氯和步驟(6)所得的物料混合均勻，加入聚乙烯醇水溶液攪拌成濕態(tài)混合物，然后加到圓盤造粒機中制成小球，經(jīng)篩分后選出粒徑大小在5-15_范圍，然后在200-250° C下煅燒0.5_lh ； (8)將聚丙烯酰胺加到5-7倍的蒸餾水中，攪拌均勻后將步驟(7)得到的產(chǎn)物加入其中，超聲分散l_2h后用蒸餾水清洗至PH呈中性烘干即可。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含有稀土元素的活性炭吸附劑，其特征在于，由以下重量份的原料制成：污泥100-150、玉米秸稈13-17、花生殼15-24、錳礦石粉10-15、氯化鋅30-50、硅酸鎂13-16、二氧化硅5-8、聚乙烯醇3-5、聚丙烯酰胺3-5、硝酸鑭2-3、聚酯纖維3-5、氧化釔2-3、二氧化氯3-5、蒸餾水適量；本發(fā)明添加的硝酸鑭、聚酯纖維、氧化釔增強了淤泥活性炭的吸附能力、耐腐蝕能力，添加的二氧化氯殺菌防腐性能好，本發(fā)明吸附劑原料來源廣泛、價格低廉、制備過程簡單、吸附容量大，值得推廣。
【IPC分類】C02F1/50, C02F1/28, B01J20/30, B01J20/26
【公開號】CN104923181
【申請?zhí)枴緾N201510261498
【發(fā)明人】金鑫, 胡輝
【申請人】蚌埠首創(chuàng)濾清器有限公司
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年5月21日