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    重庆时时彩奇偶走势: 一种利用城市污泥制备活性炭的方法.pdf

    关 键 词:
    一种 利用 城市 污泥 制备 活性炭 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201610891377.X

    申请日:

    2016.10.13

    公开号:

    CN106348291A

    公开日:

    2017.01.25

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):C01B 32/324申请日:20161013|||公开
    IPC分类号: C01B32/324(2017.01)I; H01G11/86(2013.01)I; H01G11/32(2013.01)I 主分类号: C01B32/324
    申请人: 华北电力大学(保定)
    发明人: 韩颖慧; 刘云鹏; 李乐; 宋利黎; 李雪; 吴天昊; 李昕烨
    地址: 071000 河北省保定市北市区华电路数理系212
    优先权:
    专利代理机构: 北京科亿知识产权代理事务所(普通合伙) 11350 代理人: 汤东凤
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201610891377.X

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.03.01|||2017.01.25

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明提供了一种利用城市污泥制备活性炭的方法,包括:a)将城市污泥静置、干燥、粉碎、研磨后,在真空条件下煅烧;b)去除步骤a)得到的物质中的无机物;c)调节步骤b)得到的溶液的pH值至碱性,洗涤至中性后用无水乙醇洗涤;d)将步骤c)得到的物质烘烤、研磨,得到活性炭。本发明以城市污泥为原料,将其依次进行静置、干燥、粉碎、研磨、真空煅烧、去除无机物、调pH值至碱性、洗涤至中性、无水乙醇处理、烘烤和研磨处理后获得比表面积较大的污泥基活性炭。所述活性炭为介孔材料,可以作为电极材料使用,也可以作为吸附材料使用。

    权利要求书

    1.一种利用城市污泥制备活性炭的方法,包括:
    a)将城市污泥静置、干燥、粉碎、研磨后,在真空条件下煅烧;
    b)去除步骤a)得到的物质中的无机物;
    c)调节步骤b)得到的溶液的pH值至碱性,洗涤至中性后用无水乙醇洗涤;
    d)将步骤c)得到的物质烘烤、研磨,得到活性炭。
    2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤a)中,所述煅烧的温度为200~
    1000℃,所述煅烧的时间为1~12h。
    3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤d)中,所述烘烤的温度为100~
    500℃,所述烘烤的时间为1~12h。
    4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤b)具体为:
    将步骤a)得到的物质用稀硫酸浸泡1~10h,洗涤至中性。
    5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述步骤b)具体为:
    将步骤a)得到的物质与去离子水混合,然后用稀硫酸浸泡1~10h,洗涤至中性。
    6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤c)中,调节步骤b)得到的溶液的
    pH值至10~12,洗涤至中性后用无水乙醇洗涤1~5次。
    7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤a)中,所述研磨的速率为500~
    800r/min;所述步骤d)中,所述研磨的速率为500~800r/min。
    8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤a)中,所述城市污泥选自生活污
    泥和/或工业污泥。
    9.权利要求1所述的方法制备得到的污泥基活性炭,其比表面积为800m2/g以上。
    10.根据权利要求9所述的污泥基活性炭,其特征在于,其比表面积为950~2000m2/g。

    说明书

    一种利用城市污泥制备活性炭的方法

    技术领域

    本发明属于材料科学技术领域,尤其涉及一种利用城市污泥制备活性炭的方法。

    背景技术

    随着经济持续快速发展,全球环境污染问题日益严重。因此,废物的资源化利用是
    当前的一个热点课题。秉承可持续发展理念,利用废物开发出资源节约型和环境友好型吸
    附材料,不但可变废为宝,同时还能减轻废物带来的环境压力,具有现实的意义。但是,如何
    将生活污泥与工业污泥变废为宝成为一个急需解决的问题。

    周伟家等人在专利号为CN103779111A的专利中公布了一种利用剩余污泥超级电
    容电极材料的方法,该方法可以制备出高电化学性能的超级电容器电极材料。但是,该方法
    获得的电极材料不仅包括碳,还包括氮、磷和金属元素,并不是活性炭,而且其比表面积较
    低。

    活性炭作为一种α型的炭,结构疏松,有巨大的表面积和良好的吸附性能,广泛用
    于糖类、油脂、食品、医药等方面作脱色、精制、净化和除臭;冶金工业上用于吸附气体、回收
    溶剂、聚氯乙烯生产的催化剂载体、活性染料中间体的催化剂等,还表现出化学性质稳定,
    结构均一的特点,也可以作为理想电极材料。因此,发明人考虑从生活污泥与工业污泥提取
    出活性炭,不仅满足活性炭的需求,也将城市污泥变废为宝,减轻生活污泥与工业污泥对环
    境的污染。

    发明内容

    有鉴于此,本发明的目的在于提供一种利用城市污泥制备活性炭的方法,本发明
    提供的方法工艺简单,且制备得到的活性炭比较面积较大。

    本发明提供了一种利用城市污泥制备活性炭的方法,包括:

    a)将城市污泥静置、干燥、粉碎、研磨后,在真空条件下煅烧;

    b)去除步骤a)得到的物质中的无机物;

    c)调节步骤b)得到的溶液的pH值至碱性,洗涤至中性后用无水乙醇洗涤;

    d)将步骤c)得到的物质烘烤、研磨,得到活性炭。

    本发明以城市污泥为原料,将其依次进行静置、干燥、粉碎、研磨、真空煅烧、去除
    无机物、调pH值至碱性、洗涤至中性、无水乙醇处理、烘烤和研磨处理后获得比表面积较大
    的污泥基活性炭。所述活性炭为介孔材料,可以作为电极材料使用,也可以作为吸附材料使
    用。

    本发明以城市污泥为原料,所述城市污泥选自工业污泥和/或生活污泥。

    首先将城市污泥静置1~24h,将其干燥、粉碎、研磨后在真空条件下煅烧。其中,所
    述煅烧的温度为200~1000℃,所述煅烧的时间为1~12h;所述研磨的速率为500~800r/
    min。

    然后去除煅烧后的物质中的无机物,具体而言,可以按照以下方法去除:将煅烧后
    的物质用稀硫酸浸泡1~10h,洗涤至中性。在用稀硫酸浸泡之前,还包括将煅烧后的物质与
    去离子水混合,优选搅拌0.5~6h。

    再将得到的溶液调节pH值至碱性,优选调节至10~12,然后用去离子水洗涤至中
    性,再用无水乙醇洗涤1~5次。

    将洗涤后的物质进行烘烤、研磨后,即可德奥活性炭。其中,所述烘烤的温度为100
    ~500℃,所述烘烤的时间为1~12h。所述研磨的速率为500~800r/min。

    本发明提供的方法制备的污泥基活性炭为介孔材料,其比表面积在800m2/g以上,
    优选为950~2000m2/g。

    本发明提供的方法不仅工艺步骤简单、制取成本低廉,而且制备得到的活性炭比
    表面积较大,将城市污泥变废为宝,减轻生活污泥与工业污泥对环境的污染。

    附图说明

    图1为本发明实施例1制备的活性炭材料作为超级电容器电极材料的循环伏安曲
    线;

    图2为本发明实施例1制备的活性炭材料作为超级电容器电极材料的充放电曲线。

    具体实施方式

    实施例1

    (1)将从污水处理厂所获取的城市污泥放入器皿中静置1h;

    (2)待步骤(1)静置完成之后,将其干燥、粉碎、研磨后,在真空条件下,以200℃的
    温度煅烧5h;

    (3)待步骤(2)完成后,在步骤(2)所制得物质中加入一定比量的去离子水搅拌
    0.5h,用稀硫酸浸泡1h后,洗涤至中性;

    (4)用2mol/L的NaOH溶液将步骤(3)所得溶液的pH值调至11左右;

    (5)将步骤(4)所得溶液用去离子水洗涤过滤至中性后,再用无水乙醇清洗1次;

    (6)待步骤(5)完成后,将所得物质放入加热箱,以100℃烘烤1h后,研磨,最终制得
    高比面积的活性炭。

    所述活性炭为介孔材料,比表面积为1301.8m2/g,大孔半径为25687nm,过渡孔半
    径为10598nm,微孔半径为98.5nm。

    以实施例1获得的活性炭作为超级电容器电极材料,对其进行循环伏安扫描,结果
    参见图1,图1为本发明实施例1制备的活性炭材料作为超级电容器电极材料的循环伏安曲
    线;

    以实施例1获得的活性炭作为超级电容器电极材料,对其进行充放电测试,结果参
    见图2,图2为本发明实施例1制备的活性炭材料作为超级电容器电极材料的充放电曲线。

    实施例2

    (1)将从污水处理厂所获取的城市污泥放入器皿中静置2h;

    (2)待步骤(1)静置完成之后,将其干燥、粉碎、研磨后,在真空条件下,以350℃的
    温度煅烧1h;

    (3)待步骤(2)完成后,在步骤(2)所制得物质中加入一定比量的去离子水搅拌1h,
    用稀硫酸浸泡2h后,洗涤至中性;

    (4)用2mol/L的NaOH溶液将步骤(3)所得溶液的pH值调至11左右;

    (5)将步骤(4)所得溶液用去离子水洗涤过滤至中性后,再用无水乙醇清洗2次;

    (6)待步骤(5)完成后,将所得物质放入加热箱,以150℃烘烤4h后,研磨,最终制得
    高比面积的活性炭。

    所述活性炭为介孔材料,比表面积为887.8m2/g,大孔半径为28652nm,过渡孔半径
    为9865nm,微孔半径为110.9nm。

    实施例3

    (1)将从污水处理厂所获取的城市污泥放入器皿中静置4h;

    (2)待步骤(1)静置完成之后,将其干燥、粉碎、研磨后,在真空条件下,以480℃的
    温度煅烧5h;

    (3)待步骤(2)完成后,在步骤(2)所制得物质中加入一定比量的去离子水搅拌2h,
    用稀硫酸浸泡3h后,洗涤至中性;

    (4)用2mol/L的NaOH溶液将步骤(3)所得溶液的pH值调至10左右;

    (5)将步骤(4)所得溶液用去离子水洗涤过滤至中性后,再用无水乙醇清洗3次;

    (6)待步骤(5)完成后,将所得物质放入加热箱,以200℃烘烤5h后,研磨,最终制得
    高比面积的活性炭。

    所述活性炭为介孔材料,比表面积为1100.5m2/g,大孔半径为31250nm,过渡孔半
    径为15963nm,微孔半径为128.6nm。

    实施例4

    (1)将从污水处理厂所获取的城市污泥放入器皿中静置6h;

    (2)待步骤(1)静置完成之后,将其干燥、粉碎、研磨后,在真空条件下,以500℃的
    温度煅烧5h;

    (3)待步骤(2)完成后,在步骤(2)所制得物质中加入一定比量的去离子水搅拌
    2.5h,用稀硫酸浸泡4h后,洗涤至中性;

    (4)用2mol/L的NaOH溶液将步骤(3)所得溶液的pH值调至12左右;

    (5)将步骤(4)所得溶液用去离子水洗涤过滤至中性后,再用无水乙醇清洗5次;

    (6)待步骤(5)完成后,将所得物质放入加热箱,以250℃烘烤5h后,研磨,最终制得
    高比面积的活性炭。

    所述活性炭为介孔材料,比表面积为982.9m2/g,大孔半径为29652nm,过渡孔半径
    为9635nm,微孔半径为85.3nm。

    实施例5

    (1)将从污水处理厂所获取的城市污泥放入器皿中静置8h;

    (2)待步骤(1)静置完成之后,将其干燥、粉碎、研磨后,在真空条件下,以550℃的
    温度煅烧8h;

    (3)待步骤(2)完成后,在步骤(2)所制得物质中加入一定比量的去离子水搅拌3h,
    用稀硫酸浸泡5h后,洗涤至中性;

    (4)用2mol/L的NaOH溶液将步骤(3)所得溶液的pH值调至11左右;

    (5)将步骤(4)所得溶液用去离子水洗涤过滤至中性后,再用无水乙醇清洗3次;

    (6)待步骤(5)完成后,将所得物质放入加热箱,以300℃烘烤5h后,研磨,最终制得
    高比面积的活性炭。

    所述活性炭为介孔材料,比表面积为1023.5m2/g,大孔半径为22356nm,过渡孔半
    径为18692nm,微孔半径为114.6nm。

    实施例6

    (1)将从污水处理厂所获取的城市污泥放入器皿中静置11h;

    (2)待步骤(1)静置完成之后,将其干燥、粉碎、研磨后,在真空条件下,以600℃的
    温度煅烧;

    (3)待步骤(2)完成后,在步骤(2)所制得物质中加入一定比量的去离子水搅拌3h,
    用稀硫酸浸泡6h后,洗涤至中性;

    (4)用2mol/L的NaOH溶液将步骤(3)所得溶液的pH值调至12左右;

    (5)将步骤(4)所得溶液用去离子水洗涤过滤至中性后,再用无水乙醇清洗5次;

    (6)待步骤(5)完成后,将所得物质放入加热箱,以400℃烘烤6h后,研磨,最终制得
    高比面积的活性炭。

    所述活性炭为介孔材料,比表面积为1089.3m2/g,大孔半径为22356nm,过渡孔半
    径为18692nm,微孔半径为114.6nm。

    实施例7

    (1)将从污水处理厂所获取的城市污泥放入器皿中静置15h;

    (2)待步骤(1)静置完成之后,将其干燥、粉碎、研磨后,在真空条件下,以800℃的
    温度煅烧8h;

    (3)待步骤(2)完成后,在步骤(2)所制得物质中加入一定比量的去离子水搅拌4h,
    用稀硫酸浸泡7h后,洗涤至中性;

    (4)用2mol/L的NaOH溶液将步骤(3)所得溶液的pH值调至11左右;

    (5)将步骤(4)所得溶液用去离子水洗涤过滤至中性后,再用无水乙醇清洗2次;

    (6)待步骤(5)完成后,将所得物质放入加热箱,以150℃烘烤12h后,研磨,最终制
    得高比面积的活性炭。

    所述活性炭为介孔材料,比表面积为1569.7m2/g,大孔半径为24567nm,过渡孔半
    径为18857nm,微孔半径为96.8nm。

    具体实施例8

    (1)将从污水处理厂所获取的城市污泥放入器皿中静置18h;

    (2)待步骤(1)静置完成之后,将其干燥、粉碎、研磨后,在真空条件下,以750℃的
    温度煅烧8h;

    (3)待步骤(2)完成后,在步骤(2)所制得物质中加入一定比量的去离子水搅拌5h,
    用稀硫酸浸泡8h后,洗涤至中性;

    (4)用2mol/L的NaOH溶液将步骤(3)所得溶液的pH值调至11左右;

    (5)将步骤(4)所得溶液用去离子水洗涤过滤至中性后,再用无水乙醇清洗4次;

    (6)待步骤(5)完成后,将所得物质放入加热箱,以350℃烘烤8h后,研磨,最终制得
    高比面积的活性炭。

    所述活性炭为介孔材料,比表面积为896.5m2/g,大孔半径为21235nm,过渡孔半径
    为9325nm,微孔半径为78.5nm。

    实施例9

    (1)将从污水处理厂所获取的城市污泥放入器皿中静置21h;

    (2)待步骤(1)静置完成之后,将其干燥、粉碎、研磨后,在真空条件下,以850℃的
    温度煅烧5h;

    (3)待步骤(2)完成后,在步骤(2)所制得物质中加入一定比量的去离子水搅拌3h,
    用稀硫酸浸泡9h后,洗涤至中性;

    (4)用2mol/L的NaOH溶液将步骤(3)所得溶液的pH值调至11左右;

    (5)将步骤(4)所得溶液用去离子水洗涤过滤至中性后,再用无水乙醇清洗2次;

    (6)待步骤(5)完成后,将所得物质放入加热箱,以500℃烘烤10h后,研磨,最终制
    得高比面积的活性炭。

    所述活性炭为介孔材料,比表面积为1235.5m2/g,大孔半径为29861nm,过渡孔半
    径为8752nm,微孔半径为63.2nm。

    实施例10

    (1)将从污水处理厂所获取的城市污泥放入器皿中静置24h;

    (2)待步骤(1)静置完成之后,将其干燥、粉碎、研磨后,在真空条件下,以1000℃的
    温度煅烧10h;

    (3)待步骤(2)完成后,在步骤(2)所制得物质中加入一定比量的去离子水搅拌6h,
    用稀硫酸浸泡10h后,洗涤至中性;

    (4)用2mol/L的NaOH溶液将步骤(3)所得溶液的pH值调至12左右;

    (5)将步骤(4)所得溶液用去离子水洗涤过滤至中性后,再用无水乙醇清洗5次;

    (6)待步骤(5)完成后,将所得物质放入加热箱,以500℃烘烤12h后,研磨,最终制
    得高比面积的活性炭。

    所述活性炭为介孔材料,比表面积为987.2m2/g,大孔半径为22354nm,过渡孔半径
    为7895nm,微孔半径为98.6nm。

    以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人
    员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应
    视为本发明的?;し段?。

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