本發(fā)明涉及一種污泥基生物炭，特別是涉及一種摻雜毛發(fā)的污泥基生物炭的制備方法。
背景技術(shù)：
生物炭是指生物質(zhì)在缺氧條件下經(jīng)高溫?zé)峤夂笫Ｏ碌奈镔|(zhì)。生物炭具有較大的比表面積和多孔結(jié)構(gòu)，具有良好的吸附性能，可作為污水處理吸附劑，吸附水中的重金屬、氨氮、磷酸鹽等。
伴隨城鎮(zhèn)化進(jìn)程，城鎮(zhèn)污水廠建設(shè)突飛猛進(jìn)，市政污泥作為污水處理副產(chǎn)物的總量也急劇攀升，如果處置不當(dāng)會造成環(huán)境的二次污染。污泥的處理處置已成為當(dāng)今環(huán)境面臨的嚴(yán)峻問題。
市政污泥中含有一定量的碳，可作為制備生物炭的原材料，但其也因污泥所含成分復(fù)雜，所含碳量相對較低，因此單純用其制成的生物炭品質(zhì)及性能較商業(yè)生物炭差距很大，其應(yīng)用范圍與價值也大大受限。
毛發(fā)是指修剪過程擬遺棄的人類毛發(fā)以及豬、牛、雞、鴨動物毛。毛發(fā)的主要成分是角質(zhì)蛋白，經(jīng)高溫?zé)嶙冃院蠓鬯樾纬傻募?xì)粉末，摻入到污泥中，可提高污泥的含碳量，可使制備的污泥基生物炭品質(zhì)更好，吸附性能更佳。
本發(fā)明采取向污泥中摻雜毛發(fā)制備生物炭，提高污泥基生物炭的吸附性能，同時實現(xiàn)污泥和毛發(fā)廢棄物的資源化利用。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種摻雜毛發(fā)的污泥基生物炭的制備方法與應(yīng)用，以一種簡單可操作的方式，改善污泥基生物炭的性能，提升其在污水處理應(yīng)用中的吸附去污能力。
本發(fā)明的目的是通過如下方案實現(xiàn)的：
1、市政污泥在自然條件下風(fēng)干，然后放入烘箱于105℃烘到恒重，除去石塊等雜物后破碎至4-8mm，再經(jīng)研磨、過200目篩。毛發(fā)經(jīng)專用設(shè)備高溫?zé)嶙冃院笱心ァ⑦^篩，成為200目的粉末。
2、將污泥與毛發(fā)按照重量份1～3:1的比例充分混合，備用。
3、將步驟(2)的混合物置入氣氛馬弗爐中熱解，通入100-200mL/min的氮?dú)?5min，后以10-20℃/min的升溫速度加熱至400-600℃，停留2-3h后，停止加熱并降溫至80℃出料，放在干燥器內(nèi)冷卻得到熱解產(chǎn)物。
4、將步驟(3)的產(chǎn)品用1M的鹽酸浸洗5min。濾去鹽酸，將固形物用去離子水浸泡20min后過濾，去離子水浸泡與過濾步驟重復(fù)5遍，再把濾上物放入烘箱于105℃烘干至恒重，最終獲得摻雜毛發(fā)的污泥基生物炭。
本發(fā)明所述的毛發(fā)是指修剪過程擬遺棄的人類毛發(fā)，以及豬、牛、雞、鴨等其它動物皮毛。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
節(jié)約了污泥基生物炭的制備成本，克服了污泥基生物炭制備的局限性，使得污泥和廢毛發(fā)變廢為寶，同時很大程度上提高污泥基生物炭的品質(zhì)與污水處理性能。
具體實施方式
實施例1
⑴將取回來的市政污泥(含水率72％)在自然條件下風(fēng)干，然后放置烘箱于105℃烘去水分，直至恒重后取出冷卻，去除石塊等雜物，用破碎機(jī)破碎至4‐8mm，再經(jīng)研磨、過200目篩。毛發(fā)經(jīng)專用設(shè)備高溫?zé)嶙冃院笱心ァ⑦^篩，成為200目的粉末。
⑵將過200目篩網(wǎng)的污泥和毛發(fā)按1:1的比例各取50g摻混均勻。
⑶將⑵摻混均勻物料放入氣氛馬弗爐高溫?zé)峤馓幚怼Ｏ纫?00mL/min速率通入氮?dú)?5min，然后開始升溫加熱，以10℃/min升溫速度至400℃并保持該溫度3h，關(guān)閉加熱系統(tǒng)使之自然降溫到80℃，取出物料放在干燥器內(nèi)冷卻得到高溫?zé)峤猱a(chǎn)物。
⑷待高溫?zé)峤猱a(chǎn)物冷卻至室溫后，用1M的鹽酸浸洗5min。濾去鹽酸，將濾渣用去離子水浸泡，攪拌清洗15min后過濾，重復(fù)5次的去離子水浸洗和過濾步驟。最后將濾上物放入烘箱于105℃烘干至恒重，取出干燥冷卻后即得到本實施例制備的摻雜毛發(fā)的污泥基生物炭成品。
碘值測定：采用本實施例步驟所制備的污泥基生物炭，其碘值與比表面積由單純采用市政污泥制備的污泥基生物炭的301.1mg/g、245.3m2/g提高到501.1mg/g、489.3m2/g。
污水處理的應(yīng)用：稱取2g步驟⑸所得成品，投入裝有1L機(jī)電拋光工序的含磷廢水中，攪拌反應(yīng)后沉淀，取沉淀后上清液測定其相應(yīng)水質(zhì)指標(biāo)，表明本實施例的摻雜毛發(fā)污泥基生物炭對該廢水的CODCr、TN和TP去除率分別為53.9％、22.1％和96.7％，較單純采用市政污泥制成的污泥基生物炭分別提升了15.8％、5.6％和15.6％。
本實施例所述的市政污泥取自:福州市陣板污水處理廠。
實施例2
⑴將取回來的市政污泥(含水率80％)在自然條件下風(fēng)干，然后放置烘箱于105℃烘去水分，直至恒重后取出冷卻，去除石塊等雜物，用破碎機(jī)破碎至4‐8mm，再經(jīng)研磨、過200目篩。毛發(fā)經(jīng)專用設(shè)備高溫?zé)嶙冃院笱心ァ⑦^篩，成為200目的粉末。
⑵將過200目篩網(wǎng)的污泥和毛發(fā)按2:1的比例各取100g和50g摻混均勻。
⑶將步驟⑵摻混均勻物料放入氣氛馬弗爐高溫?zé)峤馓幚怼Ｏ纫?50mL/min速率通入氮?dú)?5min，然后開始升溫加熱，以15℃/min升溫速度至500℃并保持該溫度2.5h，關(guān)閉加熱系統(tǒng)使之自然降溫到80℃，取出物料放在干燥器內(nèi)冷卻得到高溫?zé)峤猱a(chǎn)物。
⑷待高溫?zé)峤猱a(chǎn)物冷卻至室溫后，用1M的鹽酸浸洗5min，濾去鹽酸，將濾渣用去離子水浸泡，攪拌清洗15min后過濾，重復(fù)5次的去離子水浸洗和過濾步驟。最后將濾上物放入烘箱于105℃烘干至恒重，取出干燥冷卻后即得到本實施例制備的摻雜毛發(fā)的污泥基生物炭成品。
碘值測定：采用本實施例步驟所制備的污泥基生物炭，其碘值與比表面積由單純采用市政污泥制備的污泥基生物炭的253.7mg/g、205.3m2/g提高到446.6mg/g、422.1m2/g。
污水處理的應(yīng)用：稱取2g步驟⑸所得成品，投入裝有1L機(jī)電拋光工序的含磷廢水中，攪拌反應(yīng)后沉淀，取沉淀后上清液測定其相應(yīng)水質(zhì)指標(biāo)，表明本實施例的摻雜毛發(fā)污泥基生物炭對該廢水的CODCr、TN和TP去除率分別為49.9％、20.6％和93.5％，較單純采用市政污泥制成的污泥基生物炭分別提升了12.5％、4.3％和12.8％。
本實施例所述的市政污泥取自:福州市陣板污水處理廠。
實施例3
⑴將取回來的市政污泥(含水率75％)在自然條件下風(fēng)干，然后放置烘箱于105℃烘去水分，直至恒重后取出冷卻，去除石塊等雜物，用破碎機(jī)破碎至4‐8mm，再經(jīng)研磨、過200目篩。毛發(fā)經(jīng)專用設(shè)備高溫?zé)嶙冃院笱心ァ⑦^篩，成為200目的粉末。
⑵將過200目篩網(wǎng)的污泥和毛發(fā)按3:1的比例各取150g和50g摻混均勻。
⑶將步驟⑵摻混均勻物料放入氣氛馬弗爐高溫?zé)峤馓幚怼Ｏ纫?00mL/min速率通入氮?dú)?5min，然后開始升溫加熱，以20℃/min升溫速度至600℃并保持該溫度2h，關(guān)閉加熱系統(tǒng)使之自然降溫到80℃，取出物料放在干燥器內(nèi)冷卻得到高溫?zé)峤猱a(chǎn)物。
⑷待高溫?zé)峤猱a(chǎn)物冷卻至室溫后，用1M的鹽酸浸洗5min⑸濾去鹽酸，將濾渣用去離子水浸泡，攪拌清洗15min后過濾，重復(fù)5次的去離子水浸洗和過濾步驟。最后將濾上物放入烘箱于105℃烘干至恒重，取出干燥冷卻后即得到本實施例制備的摻雜毛發(fā)的污泥基生物炭成品。
碘值測定：采用本實施例步驟所制備的污泥基生物炭，其碘值與比表面積由單純采用市政污泥制備的污泥基生物炭的215.2mg/g、163.3m2/g，提高到392.6mg/g、333.7m2/g。
污水處理的應(yīng)用：稱取2g步驟⑸所得成品，投入裝有1L機(jī)電拋光工序的含磷廢水中，攪拌反應(yīng)后沉淀，取沉淀后上清液測定其相應(yīng)水質(zhì)指標(biāo)，表明本實施例的摻雜毛發(fā)污泥基生物炭對該廢水的CODCr、TN和TP去除率分別為44.3％、18.3％和86.1％，較單純采用市政污泥制成的污泥基生物炭分別提升了10.2％、4.2％和10.9％。
本實施例所述的市政污泥取自:福州市陣板污水處理廠。