[发明专利]一种污泥荞麦基磁性活性炭及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物炭材料的制备技术领域，具体地说，涉及一种污泥荞麦基磁性活性炭及其制备方法。

背景技术

污泥是污水处理厂排放的主要副产物之一，由于含有大量的重金属、病原体和难降解的有毒有机物等物质，如果直接排放将对环境造成严重的二次污染，从废弃物的资源化角度看，污泥中含有大量的可热降解的有机物。农作物秸秆作为一种储量十分丰富的生物质资源，除了少数被用作饲料外，大部分都被浪费了；在过去，大部分农民都是直接露天焚烧，但这不仅浪费能源，还严重污染大气。这些年政府通过监督禁燃的方法，虽然使得燃烧秸秆的情况得到控制，但被白白浪费的农作物秸秆依然占大部分。因此，对农作物秸秆的多种类利用的研究成为了人们的关注热点。

由于污泥中含有较多的灰分和较少的挥发分，单独热解时往往存在热解不彻底，挥发分不容易析出等问题。生物质如麦秆和桔杆类物质纤维素、半纤维素和木质素等成分，具有较好的热解特性，研究发现污泥和桔杆类生物质共热解有协同作用。而把荞麦秸秆与活性污泥混合制成磁性活性炭，既能促进资源的环保可循环利用，也能推动其他环保事业发展。

活性炭因为具有特别发达的孔隙结构，被作为吸附剂用于环保事业、化学工业等各个领域，成为一种必不可少的产品；随着经济发展，尤其是这些年来环境治理逐渐加强，活性炭的诱人市场、经济效益逐渐显露，再一次促进了活性炭的研究与开发。而污泥荞麦基磁性活性炭是一种制作方便、吸附率高、原材料广泛的活性炭，且比起一般的活性炭吸附性能更强，更是将来活性炭的首选。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种污泥荞麦基磁性活性炭及其制备方法，本发明利用污泥及农业废弃物荞麦桔杆简单快速高效的制备磁性活性炭，作为吸附环境中重金属污染物的环境修复材料。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种污泥荞麦基磁性活性炭的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、原材料预处理：取污水处理厂富含有机物的活性污泥，在自然条件下风干，同时将当地的农业废弃物荞麦桔杆用去离子水洗净，然后用剪刀剪成细条；

步骤2、烘干、粉碎、筛选：将上述用去离子水洗净的荞麦桔杆在烘箱中烘干备用；将活性污泥风干后研磨，并将荞麦桔杆粉碎后，将污泥和荞麦桔杆分别过分样筛；

步骤3、混合：将经过分样筛的污泥和荞麦桔杆混合；

步骤4、震荡活化：将混合后的污泥荞麦桔杆混合物加入浸渍液在室温下浸泡，再在超声波中进行震荡，然后用微孔滤膜进行过滤，在烘箱中烘干，制备得到污泥桔杆混合物；

步骤5、灼烧炭化：将步骤4制备得到的污泥桔杆混合物密封于坩埚中，将坩埚置于马弗炉中进行高温煅烧，等待炉内温度降至室温时取出炭化物；

步骤6、粉碎、筛选：将步骤5制备得到的炭化物进行粉碎，再用分样筛进行筛分，制备得到污泥荞麦基磁性活性炭。

进一步地，所述步骤1中的细条的长度为3～5cm。

进一步地，所述步骤2中的烘箱的温度为100～110℃；分样筛的筛目数为80～100目。

进一步地，所述步骤3中的经过分样筛的污泥和荞麦桔杆的质量比为1:1～1:3。

进一步地，所述步骤4中的浸渍液为ZnCl₂与FeCl₃的混合溶液，其中，ZnCl₂与FeCl₃的质量比为2:1。

进一步地，所述步骤4中的浸渍液为质量浓度为50％的FeCl₃溶液。

进一步地，所述步骤4中的浸泡时间为6～12h；在超声波中进行震荡的时间为0.5～3h；微孔滤膜的孔径为0.45μm；烘箱的温度为100～110℃。

进一步地，所述步骤5中的高温煅烧时间为0.5～2h，高温煅烧温度为300～600℃。

进一步地，所述步骤6中的分样筛的筛目数为80～100目。

本发明还公开了一种由上述的制备方法制备得到的污泥荞麦基磁性活性炭。

与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：

1)本发明制备的活性炭得率最高可达到48.23％，脱色率最高可达到94.34％，对甲基橙的吸附性较强，比一般的木质活性炭较好，这为荞麦秸秆和活性污泥的综合利用提供了一个新方法。

2)本发明采用超声波浸泡活性污泥与荞麦秸秆，可以减小浸泡时间，增加产品得率和脱色率。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

附图说明