污泥基活性炭的制備工藝與裝置研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，城市的規(guī)模日益擴(kuò)大，導(dǎo)致環(huán)境問題也變得日益突出，其中城市污泥的處理就是一個嚴(yán)峻的問題。污泥的最佳出路是資源化。用城市污水廠污泥制備活性炭，不僅能解決污泥的二次污染問題，還能部分替代制備活性炭的能源材料，因此已經(jīng)受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。
　　 本文以經(jīng)過干燥和熱解后的城市污泥熱解殘?zhí)繛樵?，采用水蒸氣作為活化劑，在流化床活化反?yīng)器中制備污泥基活性炭，以碘和亞甲基藍(lán)吸附值為衡量標(biāo)準(zhǔn)，研究了活化溫度、活化時間和水蒸

2、氣用量對污泥基活性炭性能的影響規(guī)律，獲得了最佳工藝條件:活化溫度500℃、活化時間20min、水蒸氣用量為投加物料質(zhì)量2.5倍，在此條件下污泥基活性炭的亞甲基藍(lán)吸附值達(dá)到60.47mg/g。采用元素分析、掃描電鏡、BET-N2吸附等測試手段，對最佳條件下制備的污泥基活性炭的吸附性能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，活化工藝可以明顯改變污泥基活性炭的形貌特征，使其表面分布著許多中孔，提高了其對大分子的吸附能力。另一方面，金屬浸出毒性實(shí)驗(yàn)表明，污泥基活

3、性炭中主要重金屬含量不超標(biāo)，將其用于廢水處理是安全的。
　　 本文還進(jìn)行了污泥基活性炭對重金屬離子的靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)，研究了溶液pH值、吸附劑用量及溶液初始離子濃度對去除效果的影響特性:隨著pH值的升高，銅、鉛離子的去除率和活性炭的吸附容量都增大;隨著吸附劑用量的增大，重金屬離子的去除率增大，活性炭吸附容量先增大后減小;隨著溶液初始濃度的增大，重金屬離子的去除率減小，而活性炭吸附容量增大。吸附實(shí)驗(yàn)表明，采用本文方法制備的污泥基活性炭

4、對銅、鉛離子的吸附容量最高分別可達(dá)2.5mg/g和26mg/g，雖然與市場上常見的對鉛離子吸附容量達(dá)40mg/g的活性炭相比有差距，但是從成本上來看，本產(chǎn)品在含重金屬離子工業(yè)廢水處理方面仍具有較好的應(yīng)用前景。對上述靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)進(jìn)行Langmuir和Freundlich等溫吸附模擬并比較，發(fā)現(xiàn)Langmuir方程比Freundlich方程更適合描述污泥基活性炭對重金屬離子的吸附，表明吸附以表面單分子層化學(xué)吸附為主。
　　 針對江蘇

5、省句容市50t/d城市污泥熱解制備生物油和活性炭工程項(xiàng)目，利用上述實(shí)驗(yàn)研究的工藝參數(shù)，結(jié)合污泥基活性炭制備過程中的物料質(zhì)量平衡和能量平衡計(jì)算，進(jìn)行了該工程的污泥基活性炭反應(yīng)器的裝置設(shè)計(jì)。該裝置主體為壁厚6mm，底面為600mm*600mm的直簡體，高2m，進(jìn)料口在簡體的正上方，主簡體上部出口接有旋風(fēng)分離器。簡體內(nèi)插有16根功率為1kw的電加熱棒，其外有數(shù)組測溫測壓裝置和保溫層。反應(yīng)完成制得的活性炭直接在密閉的情況下進(jìn)入水冷螺旋輸送機(jī)冷卻