秸秆—污泥吸附剂的研究进展

金　玉，任滨侨，赵路阳，宋晓晓

（黑龙江省科学院高技术研究院，哈尔滨150020）

秸秆—污泥吸附剂的研究进展

金玉，任滨侨，赵路阳，宋晓晓

（黑龙江省科学院高技术研究院，哈尔滨150020）

吸附剂被越来越多地用于废水净化处理。在传统的活性炭生产中，原料成本较高，难以大规模应用污泥和秸秆作为廉价易得的废物，具有一定的含碳量，可以作为制备吸附剂的原料。采用秸秆和污泥为原料，通过化学活化法制备吸附剂，并将所得的吸附剂用于重金属废水的吸附处理，得出秸秆污泥吸附剂对重金属废水有一定的去除作用。

秸秆——污泥；吸附剂；活化

污泥和农业秸秆都是廉价易得的废弃物，以它们为原料不仅能够制备具有一定吸附性能的吸附剂，还能实现这些废弃物的资源化利用。可是以它们为原料制备吸附剂存在一些问题，限制了它们的发展。但是根据污泥和秸秆这两种废弃物自身的特点，将它们混合起来制备吸附剂，可能会解决它们单独为原料制备吸附剂中存在的问题，农业秸秆可以弥补污泥含碳量低的缺点，提高吸附剂的吸附性能，而污泥自身的黏性也可以使得秸秆碳化后具有更好的强度，易于成型。目前国内外对污泥和秸秆混合制备吸附剂的研究很少。本课题将市政污泥和玉米秸秆按一定的比例混合作为原料，通过化学活化法制备污泥秸秆吸附剂。通过参考文献的实验结果，确定市政污泥和秸秆的最佳配比；通过正交实验确定制备秸秆污泥吸附剂的最佳工艺条件；使用最佳吸附剂对渗滤液进行吸附实验研究，确定最佳吸附条件。

1　实验参数

1.1原料配比

将污泥和秸秆以干基质量比为3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3的比例混合后，结合文献中的条件［1］，即在活化剂为ZnCl2，碳化温度为650℃，碳化时间为1 h，浸渍比为1∶3的条件下制备吸附剂，通过对比吸附效果，来确定最佳的原料配比。

1.2活化剂的选择

KOH活化法是制取污泥吸附剂最为有效的方法，其制备的污泥吸附剂比表面积可达1 882 m2/g［2］。

NaOH的活化效果仅次于KOH，为第二高效的化学活化药剂，其制备的污泥吸附剂比表面积可达1 224 m2/g［3］。不过NaOH对于煤沥青纤维的活化效果最好［4］。

ZnCl2是活化效果排名第三，也是使用最为广泛的化学活化药剂，可制得比表面积最高达647m2/g［5］的污泥吸附剂。ZnCl2的最佳活化温度和时间范围很大，一般介于500℃～700℃。

因此，本实验为了确定活化剂，分别采用3mol/L的ZnCl2、KOH、NaOH和复配溶液作为活化剂，对比其活化性能，确定最佳的活化剂。

1.3碳化温度的确定

由于ZnCl2的最佳活化温度一般介于500℃～700℃，因此本次实验所采用的碳化温度分别为500℃、550℃、600℃、650℃、700℃，对比不同的烧结温度对吸附剂性能的影响。

1.4碳化时间的确定

碳化时间的选取是影响所制备的吸附剂性能的一个重要因素，根据国内外同类型实验的相关数据，本实验采用的碳化时间分别为0.5h、1.0h、1.5h、2.0h，考察碳化时间对吸附剂吸附性能的影响。

2　实验方案

谷晋川、张君［6］等人研究了以城市污水污泥为原料制备吸附剂的工艺条件，探讨了活化温度、活化时间等因素对制备吸附剂性能及产率的影响规律，结合扫描电镜表征分析，考察了吸附剂作为水处理吸附剂的去除效果。本实验将秸秆和污泥以一定的干基质量比混合，进行活化处理，然后将混合污泥放入马弗炉中进行碳化及酸洗，过程中需要大量的正交实验，对活化剂种类、碳化时间、碳化温度和浸渍比等几种影响因素进行研究，确定最佳的工艺条件，并对吸附剂的表面特征及制备原理进行分析。

3　工艺流程

4　小结

由于是以秸秆和污泥为原料，制备过程与传统活性炭生产工艺类似，因此其成本比活性炭低，可以大规模使用，秸秆污泥吸附剂对重金属废水有一定的去除作用，使其在重金属废水领域有较大的应用前景。此实验对秸秆和污泥的混合比例只是简单选取几个值进行比较。活化剂种类、碳化时间和碳化温度，只是影响吸附剂制备的几个因素，其他因素没有考虑。实验中所用的活化剂并没有进行回收利用，或许会造成二次污染。以上问题在后续的实验中会进一步研究。

［1］廖筱锋.市政污泥吸附剂的制备及其吸附性能研究［D］.武汉：华中科技大学，2012.

［2］LILLO-RENAS M.A.，ROS A.，FUENTE E.，et al.Further insights into the activation process of sewage sludge-based precursors by alkaline hydroxides［J］. Chemical EngineeringJournal，2008，142（2）：168-174.

［3］ROS A.，LILLO-RENAS M.A.，FUENTE E.，et al.High surface area materials prepared from sewage sludge-based precursors［J］.Chemosphere，2006，65（1）：132-140.

［4］MACI A.J.A.，MOORE B.C.，CAZORLA-AMOR D.，et al.Activation of coal tar pitch carbon fibres：Physical activation vs chemical activation［J］.Carbon，2004，42（7）：1367-1370.

［5］CHEN X.，JEYASEELAN S.，GRAHAM N.Physical and chemical properties study of the activated carbon made from sewage sludge［J］.Waste Management，2002，22（7）：755-760.

［6］谷晋川，张君，张蔓，等.城市污水厂污泥制备吸附剂实验研究［J］.西华大学学报（自然科学版），2010，29（2）：174-177.

Research progress in sludge-straw adsorbent

JIN Yu，REN Bin-qiao，ZHAO Lu-yang，SONG Xiao-xiao
（High Technique Council，Heilongiang Academy of Sciences，Harbin 150020，China）

The adsorbent is increasingly being used for water purification.In the traditional charcoal production，higher raw material costs，it is difficult large-scale application of sludge and straw waste as a cheap and easy to get，with a certain amount of carbon can be used as raw material for preparing adsorbent.Using straw and sewage sludge as a raw material，prepared by chemical activation sorbent legal system，and the resulting adsorbent for the adsorption of heavy metals in waste water treatment，draw straws adsorbent for heavy metal wastewater sludge removal has some effect.

Sludge-straw；adsorbent；activate

TQ424

A

1674-8646（2015）01-0019-02

2014-11-11

黑龙江省科学院青年创新基金

金玉（1985-），女，黑龙江哈尔滨人，实习研究员，硕士，从事环境工程相关研究。