專利名稱：利用市政污泥與廢輪胎制備吸附劑的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制備吸附劑的方法。
背景技術：
隨著我國污水處理廠的大規(guī)模建設、運行以及污水處理率的不斷提高，市政污泥產量顯著增長。市政污泥是一種含水率高(93% 9 9% )、含大量有機物的具有復雜流變特性的半干性固體廢物，它含有豐富的氮、磷、鉀等植物營養(yǎng)物質，又含有有毒有害物質(如寄生蟲卵、病原微生物、細菌及重金屬等)。污泥是所有水處理工藝廢物中影響環(huán)境、造成危害最為嚴重的因素，如果污泥的處理處置不當，必然會引起二次污染，同時也是對資源的嚴重浪費。輪胎是重要的石油化工產品，它是高分子化合物通過與硫發(fā)生交聯(lián)反應所生成的產物，輪胎獨特的物理化學性能使其在工業(yè)上得到了廣泛應用。隨著經濟的迅猛發(fā)展，人們生活水平的提高，廢輪胎的排放量呈現出逐年上升的趨勢。我國輪胎的產量高達5億噸，報廢率為55. 4%。由于廢輪胎本身特殊的化學結構，其很難被生物降解，很多廢輪胎在經歷了多次的再利用后也無法完全根除它們對環(huán)境的危害。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了解決現有處理市政污泥和廢輪胎的方法容易導致污染、浪費資源的技術問題，提供了一種利用市政污泥與廢輪胎制備吸附劑的方法。利用市政污泥與廢輪胎制備吸附劑的方法按以下步驟進行一、將經過預處理的市政污泥與經過預處理的廢輪胎按I 3 I的質量比混合，粉碎，過100目篩，得到混合物；二、按照混合物質量與活化劑體積比為Ig 2. 5 3. 5ml的比例將混合物加入到活化劑中，然后在45 55°C條件下浸潰24h，得到混合液；三、將混合液在105°C干燥24h，然后在惰性氣體保護下以10 20°C /min的升溫速率升溫至600 700°C，并在600 700°C停留0. 5 lh，在惰性氣體保護下冷卻至室溫，得到熱解產物；四、將熱解產物用濃度為3 4mol/L的HCl溶液進行酸洗，再用溫度為80 100°C的去離子水進行水洗至洗液pH為5 6，然后在105°C干燥24h，即得吸附劑；步驟一中所述的預處理過程如下將市政污泥自然通風干燥后在105°C下干燥24h ;將廢輪胎的圈口切割取出鋼絲，并將胎面進行切條或切塊；步驟二中所述活化劑為質量濃度為40% 50%的氯化鋅水溶液或硫酸水溶液；步驟三中所述的惰性氣體是氮氣，氮氣流速為300 400ml/min ；步驟三中所產生的尾氣用質量濃度為10%的NaOH溶液吸收；步驟四中所述HCl溶液的體積與步驟一所得混合物的質量比為20 25mL Igo本發(fā)明制得吸附劑的孔隙結構以中孔為主，且碘值和亞甲基藍值較高，吸附劑浸出液中的重金屬濃度均低于《中國危險廢棄物重金屬浸出毒性鑒別標準(GB5085. 3-2007)))中規(guī)定的最高允許濃度，這表明污泥和廢輪胎中的重金屬等有害物質通過高溫作用而得到了固定，其狀態(tài)穩(wěn)定，不易滲透到環(huán)境中。因此利用市政污泥和廢輪胎制得的吸附劑適宜應用在重金屬廢水、印染廢水、有毒有害氣體的處理中，且安全可行。采用市政污泥和廢輪胎作為原料制備吸附劑，不僅為吸附劑的生產提供了低廉的原料，而且市政污泥和廢輪胎也得到了合理的處置，解決了它們對環(huán)境的污染問題，實現了對固體廢棄物的無害化、減量化、資源化處理。
具體實施例方式本發(fā)明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方式
間的任意組合。
具體實施方式
一本實施方式利用市政污泥與廢輪胎制備吸附劑的方法按以下步驟進行一、將經過預處理的市政污泥與經過預處理的廢輪胎按I 3 I的質量比混合，粉碎，過100目篩，得到混合物；二、按照混合物質量與活化劑體積比為Ig 2. 5 3. 5ml的比例將混合物加入到活化劑中，然后在45 55°C條件下浸潰24h，得到混合液；三、將混合液在105°C干燥24h，然后在惰性氣體保護下以10 20°C /min的升溫速率升溫至600 700°C，并在600 700°C停留0. 5 lh，在惰性氣體保護下冷卻至室溫，得到熱解產物；四、將熱解產物用濃度為3 4mol/L的HCl溶液進行酸洗，再用溫度為80 100°C的去離子水進行水洗至洗液pH為5 6，然后在105°C干燥24h，即得吸附劑；步驟一中所述的預處理過程如下將市政污泥自然通風干燥后在105°C下干燥24h ;將廢輪胎的圈口切割取出鋼絲，并將胎面進行切條或切塊；步驟二中所述活化劑為質量濃度為40% 50%的氯化鋅水溶液或硫酸水溶液；步驟三中所述的惰性氣體是氮氣，氮氣流速為300 400ml/min ；步驟三中所產生的尾氣用質量濃度為10%的NaOH溶液吸收；步驟四中所述HCl溶液的體積與步驟一所得混合物的質量比為20 25mL lg。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中將經過預處理的市政污泥與經過預處理的廢輪胎按I : I的質量比混合。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟二中按照混合物質量與活化劑體積比為Ig 3ml的比例將混合物加入到活化劑中。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟二中在45°C條件下浸潰24h。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟三中在惰性氣體保護下以15°C /min的升溫速率升溫至650°C。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟三中在650°C停留Ih0其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟四中所述HCl溶液的體積與步驟一所得混合物的質量比為25mL lg。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟四中用溫度為80°C的去離子水進行水洗。其它與具體實施方式
一相同。采用下述實驗驗證本發(fā)明效果實驗一利用市政污泥與廢輪胎制備吸附劑的方法按以下步驟進行一、將市政污泥自然通風干燥后在105°C下干燥24h，得到經過預處理的市政污泥；將廢輪胎的圈口切割取出鋼絲，并將胎面進行切塊、切條，得到經過預處理的廢輪胎；將經過預處理的市政污泥與經過預處理的廢輪胎按I : I的質量比混合，粉碎，過100目篩，得到混合物；
二、按照混合物質量與活化劑體積比為Ig 3ml的比例將混合物加入到活化劑中，然后在45°C條件下浸潰24h，得到混合液；三、將混合液在105°C干燥24h，然后在惰性氣體保護下以15°C /min的升溫速率升溫至650°C，并在650°C停留lh，在惰性氣體保護下冷卻至室溫，得到熱解產物；四、將熱解產物用濃度為3mol/L的HCl溶液進行酸洗，再用溫度為80°C的去離子水進行水洗至洗液PH為5，然后在105°C干燥24h，即得吸附劑；步驟一中所述的市政污泥主要成分及其含量見表I。步驟二中所述活化劑為質量濃度為50%的氯化鋅水溶液；步驟三中所述的惰性氣體是氮氣，氮氣流速為300ml/min ；步驟三中所產生的尾氣用質量濃度為10%的NaOH溶液吸收；步驟四中所述HCl溶液的體積與步驟一所得混合物的質量比為25mL lg。制得吸附劑的比表面積為470. 78m2/g，碘值為589. 22mg/g,亞甲基藍值為73. 96mg/g，平均孔徑為38.34 A。吸附劑浸出液中重金屬含量見表2。實驗二利用市政污泥與廢輪胎制備吸附劑的方法按以下步驟進行一、將市政污泥自然通風干燥后在105°C下干燥24h，得到經過預處理的市政污泥；將廢輪胎的圈口切割取出鋼絲，并將胎面進行切條，得到經過預處理的廢輪胎；將經過預處理的市政污泥與經過預處理的廢輪胎按3 I的質量比混合，粉碎，過100目篩，得混合物；二、按照混合物質量與活化劑體積比為Ig 3.5ml的比例將混合物加入到活化劑中，然后在50°C條件下浸潰24h，得到混合液；三、將混合液在105°C干燥24h，然后在惰性氣體保護下以10°C /min的升溫速率升溫至700°C，并在700°C停留0. 5h，在惰性氣體保護下冷卻至室溫，得到熱解產物；四、將熱解產物用濃度為4mol/L的HCl溶液進行酸洗，再用溫度為100°C的去離子水進行水洗至洗液PH為6，然后在105°C干燥24h，即得吸附劑；步驟一中所述市政污泥主要成分及其含量見表I。步驟二中所述活化劑為質量濃度為40%的硫酸水溶液；步驟三中所述的惰性氣體是氮氣，氮氣流速為400ml/min ；步驟三中所產生的尾氣用質量濃度為10%的NaOH溶液吸收；
步驟四中所述HCl溶液的體積與步驟一所得混合物的質量比為20mL : lg。制得吸附劑的比表面積為510. 06m2/g,碘值為619. 38mg/g,亞甲基藍值為80. 13mg/g，平均孔徑為37.22 A。吸附劑浸出液中重金屬含量見表2。表I市政污泥主要成分及其含量
權利要求
1.利用市政污泥與廢輪胎制備吸附劑的方法，其特征在于利用市政污泥與廢輪胎制備吸附劑的方法按以下步驟進行 一、將經過預處理的市政污泥與經過預處理的廢輪胎按I 3 : I的質量比混合，粉碎，過100目篩，得到混合物； ニ、按照混合物質量與活化劑體積比為Ig 2. 5 3.5ml的比例將混合物加入到活化劑中，然后在45 55°C條件下浸潰24h，得到混合液； 三、將混合液在105°C干燥24h，然后在惰性氣體保護下以10 20°C/min的升溫速率升溫至600 700°C，并在600 700°C停留O. 5 lh，在惰性氣體保護下冷卻至室溫，得到熱解產物； 四、將熱解產物用濃度為3 4mol/L的HCl溶液進行酸洗，再用溫度為80 100°C的去離子水進行水洗至洗液PH為5 6，然后在105°C干燥24h，即得吸附劑； 步驟一中所述的預處理過程如下將市政污泥自然通風干燥后在105°C下干燥24h ;將廢輪胎的圈ロ切割取出鋼絲，并將胎面進行切條或切塊； 步驟ニ中所述活化劑為質量濃度為40% 50%的氯化鋅水溶液或硫酸水溶液； 步驟三中所述的惰性氣體是氮氣，氮氣流速為300 400ml/min ； 步驟三中所產生的尾氣用質量濃度為10%的NaOH溶液吸收； 步驟四中所述HCl溶液的體積與步驟一所得混合物的質量比為20 25mL Igo
2.根據權利要求I所述利用市政污泥與廢輪胎制備吸附劑的方法，其特征在于步驟一中將經過預處理的市政污泥與經過預處理的廢輪胎按I : I的質量比混合。
3.根據權利要求I所述利用市政污泥與廢輪胎制備吸附劑的方法，其特征在于步驟ニ中按照混合物質量與活化劑體積比為Ig 3ml的比例將混合物加入到活化劑中。
4.根據權利要求I所述利用市政污泥與廢輪胎制備吸附劑的方法，其特征在于步驟ニ中在45 °C條件下浸潰24h。
5.根據權利要求I所述利用市政污泥與廢輪胎制備吸附劑的方法，其特征在于步驟三中在惰性氣體保護下以15°C /min的升溫速率升溫至650°C。
6.根據權利要求I所述利用市政污泥與廢輪胎制備吸附劑的方法，其特征在于步驟三中在650°C停留lh。
7.根據權利要求I所述利用市政污泥與廢輪胎制備吸附劑的方法，其特征在于步驟四中所述HCl溶液的體積與步驟一所得混合物的質量比為25mL Igo
8.根據權利要求I所述利用市政污泥與廢輪胎制備吸附劑的方法，其特征在于步驟四中用溫度為80°C的去離子水進行水洗。
全文摘要
利用市政污泥與廢輪胎制備吸附劑的方法，它涉及一種制備吸附劑的方法。本方法如下一、將經過預處理的市政污泥與經過預處理的廢輪胎混合，粉碎，過篩，得到混合物；二、將混合物加入到活化劑中浸漬，得到混合液；三、將混合液干燥，然后在惰性氣體保護下熱解，得到熱解產物；四、將熱解產物酸洗，再水洗，干燥，得到吸附劑。采用市政污泥和廢輪胎作為原料制備吸附劑，不僅為吸附劑的生產提供了低廉的原料，而且市政污泥和廢輪胎也得到了合理的處置，解決了它們對環(huán)境的污染問題，實現了對固體廢棄物的無害化、減量化、資源化處理。
文檔編號B01J20/30GK102728321SQ201210253168
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月20日 優(yōu)先權日2012年7月20日
發(fā)明者李偉光, 李鑫, 王廣智 申請人:哈爾濱工業(yè)大學