污泥制备活性炭及其应用研究进展.pdf

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1、第19卷煤矿开采V01．192014年5月CoalminingTechnology2014．5污泥制备活性炭及其应用研究进展张书景，王姚，蒙晨星s，李旭(1．北京市劳动保护科学研究所；2．北京机电院高技术股份有限公司；3．武汉大学资源与环境学院)[摘要]分析污泥的来源与组分，对污泥制备活性炭的国内外研究现状及实际应用进行研究，提出了污泥制备活性炭目前存在的问题。作为污水处理的副产物，城市污泥是一类特殊由研究可以得出，在较低的温度范围内，随着热解温的固体废物，其产生量大，成分复杂，由胶体、无机颗度的升高与停留时间的延长，污

2、泥基吸附剂的比表粒、有机残片、细菌菌体等组成，是组成非常复杂的面积也呈现出逐渐增加的趋势；当温度在550～非均质体，含有60％～80％的有机物，被世界水环境650~C之间时，随着热解温度的升高，其比表面积却组织命名为“生物固体”，表明了污泥具有资源化的呈现出了下降的趋势；当热解温度超过850％以后，潜质。将污泥制成活性炭是很有发展前景的污泥资比表面积逐渐减小。源化的处置方式之一，它在保证了污泥不会造成二2．1．2气体活化法次污染的基础之上，还能制得活性炭吸附材料。气体活化法制备污泥基活性炭是指先对污水污泥直接进行高温热解

3、，然后利用水蒸汽、CO：、0等1污泥的来源与组分活化气体，在600～1200~C下对碳进行弱的氧化作从元素的角度来讲，污泥中的有机物主要包含用，疏通材料的孔径，使其发生造孔与扩孔的现象，碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、硫(S)、氯(c1)等六种进而形成碳基吸附剂的多孔微晶结构。有研究结果元素。从化学组成的角度来讲，污泥中的有机物组表明，热解温度、热解时间和气体流量会影响污泥基成包含毒性有机物、有机生物质和有机官能团化合吸附剂的孔径分布，改变活化气体中CO与H：0比物和微生物。污水处理厂的剩余活性污泥的主要组例可以

4、控制吸附剂的孑L径分布。成成分为有机物，粗蛋白质大概占60％～70％，碳水Jindarom等利用污泥制备活性炭吸附材料，采化合物大约占25％左右，其无机灰分的含量仅为用二氧化碳气体作为保护气体，于750％下活化305％左右。min，升温速率为20~／min，制得的污泥基活性炭的2污泥制备活性炭的国内外研究现状比表面积为61m2／g。M6ndez等利用污水处理厂产生的厌氧与好氧消化污泥作为原材料，采用气体活污泥基活性炭的活化方法主要有物理活化、化化法制备污泥基活性炭。在隔绝空气的条件下采用学活化和化学一物理联合活化等。氮气

5、作为保护气，在450％；下热解1h，制得的污泥基2．1物理活化法活性炭的比表面积分别为16m2／g和81m2／g。为了物理活化法主要包括直接热解法和气体活化进一步提高污泥基活性炭的吸附性能，在N和0法。的混合气流下，以l0℃／min的升温速率升温至2．1．1直接热解法275℃，并在此温度下活化4h，其中，O与N的体积直接热解法是指在氮气气氛的保护作用下，将比为1：29，流量为150mL／min。碳化一气体活化后的污泥置于电阻炉中，将污泥加热至热解温度后保持污泥基活性炭的比表面积分别增加至102m2／g和恒温一段时间，再经

6、后续处理得到粉末状污泥基吸105m2／g。由此实验结果可以得出，气体活化法可以附剂。Fan等【5】利用天津市污水处理厂产生的厌氧消显著的提高两种污泥基活性炭的比表面积值，其中化污泥为原材料，用氮气作保护气，以15~C／min的对于厌氧消化污泥制备的污泥基活性炭吸附性能的升温速率升至500~C，并在此温度下直接热解3h，提高效果更为显著。制得的污泥基活性炭主要以中孔和大孔为主。新加2．2化学活化法坡学者Lu等[61采用直接热解法制备污泥基吸附剂，化学活化法对于制备高比表面积污泥基吸附剂[作者简介]张书景(1979一)，女，

7、汉族，河北正定，北京市劳动保护科学研究所，副研究员，博士，大气污染控制X-程。422第19卷煤矿开采V01．192014年5月CoalminingTechnology2014．5具有显著优势，目前采用的化学活化剂主要有活化剂，活化温度650~C下制得的污泥基吸附剂的H2SO、H3PO、ZnC1、NaOH和KOH等。在污泥的热比表面积为289mZ／g。但是，磷酸具有很强的腐蚀解工艺中，由于污水污泥的来源和特性不同，活化剂性，会严重的腐蚀设备，因此限制了它在工业化生产的选择显得非常重要，选择出合适的化学活化剂不中的应用，而且

8、，采用磷酸作为化学活化剂时，所采仅可以提高污泥基吸附剂的产率与碳含量，还可以用的污泥的化学成分有一定的限制。缩短制备过程中的活化时间，更可以大幅度的提高2．2．4氢氧化钾活化法污泥基吸附剂的吸附性能。KOH作为活化剂时，在氧化反应中其自身具有2．2．1硫酸活化法一定的催化作用。有研究表明，在采用“碳化一浸渍目前，国内