污泥基活性炭制备方法研究

1 引言

随着城市污水处理厂剩余污泥产量的不断增加，其处理处置问题亟待解决.以剩余污泥

为原料制备活性炭，是实现污泥资源化利用的有效途径之一.国内外很多学者针对污泥基活

性炭(SAC)的制备方法开展了研究(Li et al., 2011; Wang et al., 2008;Ding et al., 2012;

李刚等，2012;李志华等，2012)，并对 SAC 的理化性质及其除污染性能进行了考察和评价，

发现 SAC 对部分有机物及重金属有较高的去除效率.Jeyaseelan 等(1998)采用物理活化法、

炭化法及化学活化法来制备 SAC，发现当采用化学活化法，以 ZnCl2 为活化剂时制得的活性

炭比表面积最大.Kang 等(2006)研究了以 KOH 为活化剂制备 SAC 的方法，发现当炭化温度为

400 ℃时，所制备的 SAC 比表面积达到 1002 m2 · g-1.国内有研究表明，SAC 表面含有大

量的酸性官能团，对 Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cr(VI)、Cd(Ⅱ)都有良好的吸附效果，吸附量分别

达到了 9.9、8.9、8.2 和 5.4 mg · g-1，远高于对照的市售商品活性炭(包汉峰等，2012);

夏畅斌等(2006)研究了 SAC 对水溶液中 Pb(Ⅱ)和 Ni(Ⅱ)的吸附效果，发现吸附去除率分别

为 80%和 60%;Rozada 等(2003)研究发现，SAC 对亚甲基蓝的吸附效果良好，可应用于染料废

水的处理;文青波等(2010)研究制备的 SAC 比表面积为 238 m2 · g-1，对甲醛有较好的吸

附效果，当空气中甲醛浓度分别为 498 mg · m-3 和 0.41 mg · m-3 时，SAC 对其最大去

除率分别为 83.72%和 89.56%;李道静(2011)研究了 SAC 对硝基苯及苯酚的吸附性能，发现苯

酚和硝基苯的吸附动力学数据均符合假二级吸附动力学方程，SAC 对硝基苯的吸附值大于对

苯酚的吸附值.但已有的研究都是针对粉末污泥基活性炭(PSAC)，其在使用过程中容易形成

粉尘，且回收困难，不易与水分离，因此，影响了 SAC 在实际工程中的推广应用.如何实现

SAC 的颗粒化是其实用化的关键.剩余污泥中富含有机质，本身具有较高的粘结性(王菲等，

2013;冯源等，2013;饶宾期等，2012)，因此，以剩余污泥为原料制备柱状污泥基活性炭(CSAC)

可以不用粘结剂，节约了材料成本.但 CSAC 制备成型后，其表面的理化性质(如比表面积和

孔隙率、官能团等)和除污染性能是否会受到影响目前还缺乏相应的研究.基于此，本实验拟

以城市污水厂剩余污泥为原料来制备 CSAC，通过正交实验确定 CSAC 的最佳制备工艺条件，

并对所制备的 CSAC 的除污染性能进行考察分析.

2 材料与方法

2.1 污泥来源与成分

实验污泥取自北京市北小河污水处理厂未经消化的脱水污泥，该厂采用 MBR 工艺，污泥

的成分分析见表 1.污泥中的重金属含量见表 2.

表 1 污泥的成分分析