CN102205964A - 一种造纸污泥颗粒活性炭填料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种造纸污泥颗粒活性炭填料及其制备方法。干化造纸污泥70-90重量份、膨润土10-30重量份混合，在造粒机内进行造球，置于常温下干燥，生料球先在低温下炭化，炭化的料球用盐酸进行改性，而后在活化炉中进行活化。本发明制备的污泥颗粒活性炭填料，具有比较面积大、孔隙发达、强度高等特点。不同工艺条件下烧制的填料可分别用于污水处理、曝气生物滤池及流化床等反应器填料，应用范围广，成本低。

Description

一种造纸污泥颗粒活性炭填料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种造纸污泥颗粒活性炭填料及其制备方法，属环境科学技术领域。
背景技术
随着造纸工业的发展，造纸污泥的产量也急剧增长，由于经费和技术上的原因，目前造纸污泥总的处理状况还是以填埋、堆放和焚烧为主，传统的处理方式浪费大量的土地资源，而且会造成二次污染，如何合理处置和利用这些污泥已经成为世界各国共同重视和关注的环保问题热点之一。
目前生产活性炭的原料主要为木材、椰壳及煤炭等，其生产成本较高，使其在废水处理领域中的应用受到限制。而造纸污泥中有机组分含量高，可以作为制作活性炭的原料使用。当前水处理领域中所用填料多用粘土、膨润土和高岭土等烧制。本发明以造纸污泥为主要原料，可以获得具有高比较面积、孔隙发达的颗粒污泥活性炭填料，可以用于废水的处理和用作曝气生物滤池及生物流化床的填料，同时将造纸污泥资源化，减少了污泥造成的环境污染，符合低碳经济的思想。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种造纸污泥颗粒活性炭填料及其制备方法，该方法工艺简单实用，污泥添加量可达到90％，实现了污泥的资源化利用。
术语说明：
干化造纸污泥是指，在制浆造纸过程中的造纸废水经过处理生成的浓缩污泥，自然通风下晾晒形成的干化污泥。
一种造纸污泥颗粒活性炭填料，重量份原料组成为：干化造纸污泥70-90份，膨润土10-30份；所述活性炭填料颗粒密度为1050-1300Kg/m3，比表面积为80-200m2/g；
是由以下方法制备而成：
原料混合均匀后通过造粒得生料球；将生料球干燥后在400-500℃下炭化30-40分钟；将炭化料球加入盐酸或硫酸中浸泡6-9h进行改性处理；然后放入活化炉中进行活化处理，活化温度为800-900℃。
根据本发明，优选的，干化造纸污泥与膨润土的重量比为90∶10，颗粒密度为1200-1300Kg/m3，比表面积为120-150m2/g。特别适合用作污水吸附处理的填料。
根据本发明，优选的，干化造纸污泥与膨润土的重量比为80∶20，颗粒密度为1050-1100Kg/m3，比表面积为180-200m2/g。特别适合用作流化床反应器填料。
根据本发明，优选的，干化造纸污泥与膨润土的比例为70∶30，颗粒密度为1250-1300Kg/m3，比表面积为80-100m2/g。特别适合用作曝气生物滤池反应器填料。
根据本发明，一种造纸污泥颗粒活性炭填料的制备方法，包括如下步骤：
(1)分别将干化造纸污泥及膨润土破碎，并过100目筛，颗粒直径≤0.15mm；
(2)按比例称取步骤(1)处理好的干化造纸污泥和膨润土，混合均匀，加入粘合剂在造粒机内造得生料球；
(3)将生料球在常温下干燥，然后隔绝空气在400-500℃下炭化30-40分钟；得炭化料球；
(4)将炭化料球放入10wt％的盐酸或20wt％硫酸中浸泡6-9h进行改性处理；
(5)将步骤(4)酸浸泡后的料球放入活化炉中进行活化处理，活化温度为800-900℃。
根据本发明，优选的，所述步骤(3)中所用的粘合剂为含1wt％羧基纤维素钠与5wt‰聚乙烯醇的混合溶液。
根据本发明，优选的，所述步骤(5)活化处理时通入活化气体，活化气体为CO2或水蒸气。
根据本发明，优选的，所述步骤(2)中干化造纸污泥与膨润土的重量比为85∶15。
本发明制备的造纸污泥颗粒活性炭填料，颗粒密度为1050-1300Kg/m3，比表面积为80-200m2/g，孔隙结构发达，强度高；不同工艺条件下烧制的填料可分别用于污水的吸附处理、曝气生物滤池或流化床等反应器填料，应用范围广。
本发明制备的造纸污泥颗粒活性炭填料，工艺简单，原料易得，生产成本低廉。
本发明制备的造纸污泥颗粒活性炭可以作为商品活性炭的替代品用在废水的吸附处理中，也可以作为填料应用在曝气生物滤池及生物流化床反应器中。将造纸污泥资源化利用，减少了填料生产对粘土、高岭土等资源的利用，符合低碳经济发展的要求。
附图说明
图1是实施例1的造纸污泥颗粒活性炭填料的扫描电镜照片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步修改，但不限于此。实施例中使用的活化炉为CN101723362A“一种碳化活化一体式活性炭烧结装置”；造粒用复合粘合剂是含1wt％羧基纤维素钠与5wt‰聚乙烯醇的混合溶液。
实施例1、
(1)分别将干化的造纸污泥及膨润土破碎，并过100目筛，颗粒直径≤0.15mm；
(2)将过筛后的干化造纸污泥和膨润土按重量比90；10混合均匀，使用复合粘合剂在造粒机内造生料球；
(3)将生料球在常温下干燥，然后隔绝空气在400-500℃下炭化30-40分钟；
(4)炭化后的生料球放入活化炉中进行活化处理，活化温度为850-900℃。
制得的污泥颗粒活性炭填料颗粒密度为1200-1300Kg/m3，比表面积为120-150m2/g，其大空、介孔和微孔结构发达，如图1扫描电镜照片所示，且生产成本远远低于商品颗粒活性炭，可以作为其替代品用在废水的吸附处理中。
实施例2、
(1)分别将干化的造纸污泥及膨润土破碎，并过100目筛，颗粒直径≤0.15mm；
(2)将过筛后的干化造纸污泥和膨润土按重量比80∶20混合均匀，使用复合粘合剂在造粒机内造生料球；
(3)将生料球在常温下干燥，然后隔绝空气在400-500℃下炭化30-40分钟；
(4)将炭化产物放入质量分数为10％的盐酸或20％硫酸中中浸泡6-9h进行改性处理；
(5)将酸浸泡后的球体放入活化炉中进行活化处理，活化温度为800-900℃。
制备的污泥颗粒活性炭填料颗粒密度为1050-1100Kg/m3，比表面积为180-200m2/g，密度接近水，易流化，孔隙结构发达，利于挂膜，适合做为生物流化床反应器的填料。
实施例3、
(1)分别将干化的造纸污泥及膨润土破碎，并过100目筛，颗粒直径≤0.15mm；
(2)将过筛后的干化造纸污泥和膨润土按重量比70；30混合均匀，使用复合粘合剂在造粒机内造生料球；
(3)将生料球在常温下干燥，然后隔绝空气在400-500℃下炭化30-40分钟；
(4)炭化后的生料球放入活化炉中进行活化处理，活化温度为800-850℃。
制备的污泥颗粒活性炭填料颗粒密度为1250-1300Kg/m3，比表面积为80-100m2/g，孔隙结构发达，利于挂膜，适合做为曝气生物滤池的填料。

Claims (8)

1.一种造纸污泥颗粒活性炭填料，其特征在于重量份原料组成为：干化造纸污泥70-90份，膨润土10-30份；所述活性炭填料颗粒密度为1050-1300kg/m3，比表面积为80-200m2/g；
是由以下方法制备而成：
原料混合均匀后通过造粒得生料球；将生料球干燥后在400-500℃下炭化30-40分钟；将炭化料球加入盐酸或硫酸中浸泡6-9h进行改性处理；然后放入活化炉中进行活化处理，活化温度为800-900℃。
2.如权利要求1所述的造纸污泥颗粒活性炭填料，其特征在于所述干化造纸污泥与膨润土的重量比为90∶10，颗粒密度为1200-1300Kg/m3，比表面积为120-150m2/g；特别适合用作污水吸附处理的填料。
3.如权利要求1所述的造纸污泥颗粒活性炭填料，其特征在于所述干化造纸污泥与膨润土的重量比为80∶20，颗粒密度为1050-1100Kg/m3，比表面积为180-200m2/g；特别适合用作流化床反应器填料。
4.如权利要求1所述的造纸污泥颗粒活性炭填料，其特征在于所述干化造纸污泥与膨润土的比例为70∶30，颗粒密度为1250-1300Kg/m3，比表面积为80-100m2/g；特别适合用作曝气生物滤池反应器填料。
5.一种权利要求1-4任一项所述的造纸污泥颗粒活性炭填料的制备方法，步骤如下：
(1)分别将干化造纸污泥及膨润土破碎，并过100目筛，颗粒直径≤0.15mm；
(2)按比例称取步骤(1)处理好的干化造纸污泥和膨润土，混合均匀，加入粘合剂在造粒机内造得生料球；
(3)将生料球在常温下干燥，然后隔绝空气在400-500℃下炭化30-40分钟；得炭化料球；
(4)将炭化料球放入10wt％的盐酸或20wt％硫酸中浸泡6-9h进行改性处理；
(5)将酸浸泡后的料球放入活化炉中进行活化处理，活化温度为800-900℃。
6.如权利要求5所述的造纸污泥颗粒活性炭填料的制备方法，其特征在于所述步骤(3)中所用的粘合剂为含1wt％羧基纤维素钠与5wt‰聚乙烯醇的混合溶液。
7.如权利要求5所述的造纸污泥颗粒活性炭填料的制备方法，其特征在于所述步骤(5)活化炉中使用的活化气体为CO2或水蒸气。
8.如权利要求5所述的造纸污泥颗粒活性炭填料的制备方法，其特征在于其特征在于所述步骤(2)中干化造纸污泥与膨润土的重量比为85∶15。
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