[发明专利]一种改性污泥活性炭重金属吸附材料

说明书

本发明涉及重金属吸附领域，具体涉及一种改性污泥活性炭重金属吸附材料。主要包括磷酸活化处理、活化处理、改性处理三个步骤，吸附材料性能稳定，再生性好，实现了底泥可循环利用和资源化利用。

技术领域

本发明属于重金属吸附领域，具体涉及一种改性污泥活性炭重金属吸附材料。

背景技术

目前对城市污泥的有效处理方法主要有填埋、焚烧、投海和农用，而填埋、焚烧和投海都会不同程度的再次带来环境污染问题。以剩余污泥为原料制备活性炭，是实现污泥资源化利用的有效途径之一。目前，污泥基活性炭的制备方法主要有化学活化法，物理活化法，物理化学法，但是化学活化法常采用氯化锌、硫酸、氢氧化钾等，不仅对设备腐蚀较大还破坏生态环境，应用范围较窄，物理活化法产率较低，不适合大规模应用，目前，对物理化学法研究较少。

磷酸活化法是化学活化法中的一种，具有污染少，碳化温度低、成本低的优点，但是，磷酸活化法制备出来的污泥活性炭产品性能不高，从而导致应用范围窄。

发明内容

本申请的目的在于提供一种改性污泥活性炭重金属吸附材料，具有合适的孔径分布、孔容和比表面积，产品性能高，对重金属具有良好的吸附作用。

本申请技术方案如下：

一种改性污泥活性炭重金属吸附材料，制备方法如下：

(1)磷酸活化处理：将污泥干燥，研磨，过80目筛，得到污泥颗粒，向污泥颗粒中加入磷酸，搅拌，磷酸与污泥液固比例为2-3:1，所述磷酸浓度为40％，静置24-36小时，取静置后的污泥进行微波处理：在氮气气氛保护下，调节微波功率为200-300W,温度为200-280℃，炭化时间为60-90分钟，然后调节微波功率为1500-1800W，温度为600-800℃，炭化时间为90-120分钟，然后对上述微波处理步骤进行重复操作一次，完成微波处理；再用去离子水进行洗涤至中性，进行干燥处理，得到磷酸活化的活性炭；

(2)活化处理：将步骤(1)所得活性炭进行粉碎过筛处理，在氮气气氛保护下，逐步升温至320-560℃，保持60-90分钟冷却至室温，升温速率为10-15℃/min；然后通入氮气和水蒸气，逐步升温至900-1200℃，升温速率为18-25℃/min，保持60-90分钟，自然冷却至室温；将得到的污泥活性炭进行水洗，干燥，粉碎，得到粒径为100μm左右的活性炭颗粒；

(3)改性处理：将步骤(2)得到的活性炭颗粒加入到钛酸正丁酯溶液中，搅拌并浸泡30-40min，在70-80℃下烘干，将烘干后的污泥活性炭进行煅烧，最终得到改性污泥活性炭吸附材料。

优选的，所述步骤(2)氮气和水蒸气的体积比为3:4-7

优选的，所述步骤(3)煅烧温度为400-550℃。

优选的，所述步骤(3)中钛酸正丁酯溶液为溶剂是无水乙醇的钛酸正丁酯溶液，浓度为0.1M。

优选的，所述重金属吸附材料比表面积为600-650m2/g，孔径为0.5-75nm，同时具有微孔、介孔和大孔。

本发明的有益效果在于：

①通过各步骤的活化作用，对重金属离子的的吸附作用进一步提高，对金属阳离子具有明显的吸附作用，尤其是对于含Cu²、Cr²、As²、Pb²⁺离子吸附效果明显；

②本发明制备出的吸附材料，同时具备微孔、中孔、大孔结构，不仅能够实现重金属吸附，同时对大分子污染物同样具有高效吸附作用，扩大了使用范围；

③吸附材料性能稳定，再生性好，实现了底泥可循环利用和资源化利用。

具体实施方式