[发明专利]一种造纸污泥基生物炭的制备方法

说明书

本发明公开了一种造纸污泥基生物炭的制备方法，以造纸污泥为原料，经预处理、活化、炭化、以及洗涤而成，其特点在于炭化过程中加入ZnCl₂，通过控制活化的温度、浓度、时间，加入ZnCl₂的量，炭化的温度、时间，以及洗涤的盐酸的浓度、时间来实现造纸污泥基生物炭的制备。使用本方法制备的造纸污泥基生物炭孔隙发达、孔容积大、吸附能力好。所述的造纸污泥基生物炭具有蜂窝形相互贯通的多孔结构，这种结构可提供较大的比表面积和丰富的孔结构，利于四环素分子与污泥碳表面活性吸附位点接触及通过孔洞与内部的官能团结合，提高吸附量。

技术领域

本发明涉及造纸污泥制备生物质炭技术领域，具体是一种造纸污泥基生物炭的制备方法。

背景技术

生物炭是利用生物质在限氧条件下热解而得到的一种材料，其原料来源丰富，制备简单，制得的材料含碳量高、孔隙丰富、比表面积高、含有多种官能团，具备良好的吸附能力，常作为吸附剂、土壤改良剂以及碳减排。

造纸污泥是造纸废水处理系统的终端产物，其产量大、成分复杂、处理处置难度大且成本高,是造纸行业发展的瓶颈。在制浆造纸过程中大部分原料纤维被用来生产纸产品,剩余的生物有机质大部分则转移到废水中,所以造纸污泥含量丰富的生物质，其主要为纤维素、半纤维素、木质素等高分子有机物及一些添加剂，如何将造纸污泥进行生物质资源化利用具有重要的现实意义。目前对造纸污泥的处理方法主要有：生化降解、堆肥、填埋、焚烧等。这些方法对于环境或设备要求较高。如何改变污泥的废弃物性质,实现造纸污泥生物质资源的利用,开发研制具有附加值的功能化产品,是妥善解决污泥处理处置的关键问题。生物炭因其结构稳定、比表面积大、孔隙发达、表面官能团丰富等优势，可替代活性炭应用于废水处理，降低成本。现有报道，造纸污泥的制备出的生物炭存在比表面积小，孔隙不发达、孔容积较小或孔洞隙被堵塞问题，导致吸附效果不理想问题。另外，存在工艺复杂、成本较高、能耗高、在实际使用中受到限制。

发明内容

本发明为解决背景技术存在的问题，提供一种造纸污泥基生物炭的制备方法，制备出的造纸污泥基生物炭比表面积大、孔隙发达、孔容积大、吸附能力好。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种造纸污泥基生物炭的制备方法，包括以下步骤：

(1)预处理：造纸污泥经压滤脱水后干燥至恒重，然后研磨粉碎过100目筛；

(2)活化：取4g污泥与0.4-1.2g FeCl₃混合后加入100ml蒸馏水中再加1-5ml浓盐酸后搅拌10-60min常温下静置3-7h，将静置好的污泥放入恒温搅拌器中以80℃搅拌蒸发掉水分，然后在空气状态下，加热到120℃，保温0.5h.冷却至室温。

(3)炭化：加入ZnCl₂在厌氧条件下炭化，然后自然冷却至常温；

(4)洗涤：用10-30％的盐酸超声10-60min洗涤、溶解、去除生物炭表面存在的杂质，疏通内部的孔道，再用去离子水洗涤污泥炭直至水中无法检测出氯离子的存在。

所述的造纸污泥经压滤脱水后干燥的温度为80℃。

所述的改性剂是:FeCl₃。

所述的浓盐酸体积浓度为10-30％的盐酸。

所述的ZnCl₂的加入量为：4～20g。

所述的炭化的温度：300℃～700℃，时间3～9。

所述的方法制备出的生物炭在吸附四环素上的应用。

本发明的有益效果如下：

1、采用环境友好，价格低廉的造纸污泥制备生物碳，成本低，环保。