[发明专利]一种利用槟榔和污泥为材料制备活性炭的方法

说明书

本发明提供一种利用槟榔和污泥为材料制备活性炭的方法，包括以下步骤：S1、原料制备：将槟榔和污泥混合烘干、粉碎、过筛，得槟榔和污泥混合颗粒；S2、高温碳化：将混合原料放置管式炉中，在氮气气氛中进行碳化初处理；S3、活化剂浸泡：取碳化后的槟榔和污泥混合颗粒与活化剂水溶液混合，所述活化剂水溶液由磷酸、氯化锌和水制得，搅拌均匀后浸泡，得到混合产物；S4、高温活化：将混合产物放入管式炉中，在氮气气氛中进行活化，冷却后得到粗产品；S5、成品：将粗产品，进行酸洗、水洗，并烘干，得到目标活性炭产品。本发明制得槟榔污泥活性炭，具有孔结构丰富和比表面积大、碘吸附能力强、成品率高等优点。而且具有低能耗、操作简单的特点。

技术领域

本发明涉及活性炭领域，特别涉及一种利用槟榔和污泥为材料制备活性炭的方法。

背景技术

随着城市污水厂的急剧发展，产生了大量的污泥。污水污泥是污水处理的副产品，污水污泥中约50％的重量是有机物，其中大部分是半纤维素、纤维素、木质素、脂类和蛋白质，可实现资源化利用。

木质纤维素材料(如椰子壳、玉米秸秆、锯末、植物秸秆和槟榔等)作为含有大量的有机物，富含碳的制备活性炭材料，可以简单地通过热解过程制备比表面积大、理化性质稳定及卓越的吸附能力的活性炭以。此外，这些富含纤维素的材料具有来源丰富、可再生、生产原料成本低、制备方法简单等优点，相对于传统材料(如煤炭、石油等)具有优良的性能。但是由于污泥的碳含量较低，限制它的广泛应用。因此，将这些木质纤维素材料添加到污泥前体中，以增强活性炭的性能，特别是木质纤维素材料(例如椰子壳等)，因为它们的碳含量高，并且可以从广泛使用的增碳剂来源中容易地获得。

目前，合成活性炭的主要方法有化学活化法、物理活化法和两者结合法。在物理活化中，在热解过程中使用活化气体，如二氧化碳、空气或水蒸气，被用于高温下腐蚀碳基体的表面，即引起了碳基体的形貌和孔隙结构的显著变化。在热解过程中存在氧化脱氢反应，导致结构无序和孔的形成。物理活化法制得的活性炭主要为微孔活性炭，但物理活化的操作条件(高温高能耗)限制了其工业应用，同时表面也会严重烧损，降低了产炭率。化学活化过程是成熟的，涉及碱金属、酸和盐的使用，如KOH、NaOH、H₃PO₄、H₂SO₄、ZnCl₂和CaCl₂。化学活化引起活性炭与碳的溶胀、脱水和芳香缩合作用，形成大量均匀的介孔结构和高比表面积。与物理活化方法相比，化学方法具有较低的能耗和时间消耗，具有较高的效率。Lin等人观察到低温下油棕榈固体废物和造纸污泥的共热解提高了热化学反应性。他们归因于氢化和热催化作用。这些混合活性炭作为多孔含炭吸附材料制备成本低，有益于环境污染的治理，既可以满足大量城市污泥的减量化、无害化、资源化和稳定化，还可以“变废为宝”和以废治废，带来环境效益的同时又促进了经济效益，是很有意义的研究方向。但现有污泥制备合成活性炭，性能欠佳，吸附能力不够强，而且成品率偏低。所以需要将槟榔与污泥进行混合制备活性炭，既能提升吸附性能和成品率，又能废物利用减少环境污染。

发明内容

鉴于此，本发明提出一种利用槟榔和污泥为材料制备活性炭的方法，克服现有技术的不足。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种利用槟榔和污泥为材料制备活性炭的方法，包括以下步骤：

S1、原料制备：将槟榔和污泥混合烘干、粉碎、过筛，得槟榔和污泥混合颗粒；

S2、高温碳化：将步骤S1得到的槟榔和污泥混合颗粒放置管式炉中，在氮气气氛中进行碳化初处理，碳化温度为600-700℃，碳化时间为30-90min，得到碳化后的槟榔和污泥混合颗粒；