污泥活性炭的制備方法

污泥活性炭的常用制備方法有直接碳化法、物理活化法、化學(xué)活化法、物理化學(xué)活化法和微波輻射法。

1.1直接碳化法

碳化是對有機物質(zhì)進行熱解，使其中含碳物質(zhì)轉(zhuǎn)化為固定碳。熱解碳化處理中主要是碳化溫度、時間和氣氛影響吸附性能。通常使用馬弗爐對經(jīng)過浸漬活化后的干污泥進行高溫焙燒，使干污泥失去表面水、水化水和結(jié)構(gòu)骨架中的結(jié)合水以及空隙中的一些雜質(zhì)，減小水膜對污染物質(zhì)的吸附阻力使膨潤土的吸附性能發(fā)生變化。但焙燒溫度不能超過500℃，時間以2h為宜。此制備方法簡便快捷，但是制出的碳化產(chǎn)品因沒有經(jīng)過活化這一步，碘吸附值較低，品質(zhì)較差。

1.2物理活化法

物理活化法通常采用氧化性氣體如水蒸汽、二氧化碳、氧氣等，使石墨微晶的碳原子部分氣化，使碳材料內(nèi)部形成新孔并擴大原來的孔，從而形成發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)。采用水蒸汽活化法研究了活化溫度和時間對比表面積和產(chǎn)率的影響，得到活化溫度為750~800℃和時間30~90min。以城市污泥為原料，以氮氣為保護氣，在活化前用3mol·L^-1的鹽酸進行沖洗，在600℃條件下碳化1h，然后在900℃，以CO₂為活化氣進行活化30min，活性炭比表面積可達410m²·g^-1，主要由中孔和微孔組成。物理活化對環(huán)境污染小，因其依靠氧化碳原子形成孔隙結(jié)構(gòu)，活化溫度較高且活性炭得率低。

1.3化學(xué)活化法

化學(xué)活化法選用的活化藥劑主要有ZnCl₂、H₂SO₄、H₃PO₄、KOH和K₂S等。化學(xué)藥品可以抵制含碳揮發(fā)物及焦油的形成，防止被焦油堵塞其熱解生成的細(xì)孔，提高活性炭的吸收率。不同活化劑及其用量可使化學(xué)活化法在制備不同孔徑分布及不同表面化學(xué)特性的活性炭方面變得更加自由。用此法制備活性炭，碘吸附值為514~542mg·g^-1，比表面積為193~256m²·g^-1。

以城市污水廠剩余污泥為原料，采用ZnCl₂ 作活化劑，熱解制備污泥活性炭。實驗結(jié)果表明，制備污泥活性炭的較佳條件為：熱解溫度550℃，ZnCl₂溶液濃度為3mol·L^-1，ZnCl₂溶液體積與污泥質(zhì)量比（mL/g）為25：1，熱解時間為25min。

波濤活性炭廠家，對采用ZnCl₂化學(xué)活化法制備的污泥含碳吸附劑進行研究，結(jié)果表明，在合適的條件下制得的含碳吸附劑碘值在460mg·g^-1以上，產(chǎn)品收率>60%，比表面積>230m²·g^-1。化學(xué)活化法活性炭得率較高，孔隙發(fā)達，吸附性能好。但此法對設(shè)備腐蝕性大，環(huán)境污染嚴(yán)重，熱解能量循環(huán)利用困難，而且活性炭中殘留化學(xué)藥品，在應(yīng)用方面受到限制。

1.4物理化學(xué)活化法

物理化學(xué)活化法是物理活化法和化學(xué)活化法的結(jié)合。活化前對原料進行化學(xué)改性浸漬處理，可提高原料活性并在材料內(nèi)部形成傳輸通道，有利于氣體活化劑進入孔隙內(nèi)刻蝕。物理化學(xué)活化法制得的活性炭既有高的比表面積又含有大量中孔，在活性炭材料表面獲得特殊官能團。

1.5微波輻射法

微波輻射法是用一定濃度的磷酸溶液浸泡經(jīng)過破碎篩分的干污泥，浸泡一定時間后，將酸化污泥放入微波爐中按一定的微波處理工藝進行處理，處理后的活性炭樣品用熱水充分浸洗。

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