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蓝藻水华活性炭及其制备方法
编辑:北京中航豫泓环保技术有限公司   时间:2020-07-06

技术领域

[0001] 本发明涉及一种蓝藻水华活性炭及其制备方法。

 

背景技术

[0002] 水体富营养化是目前世界各国所面临的重大环境问题。水体富营养化带来的一个突出的问题是蓝藻水华的暴发。大规模的蓝藻水华降低了水资源利用效能,引起严重的生态破坏及巨大的经济损失,而蓝藻毒素的产生给公众健康带来极大隐患。有关蓝藻毒素中毒的事件也时有报道。蓝藻是一类古老的生物,其除具有自养性生活方式而归并于红藻、褐藻或绿藻等藻类,此外几乎无任何理由称之为藻类。从细胞学观点加以考虑,实际上它与细菌更为接近,它具有 70S 核糖体和含有胞壁质的细胞壁,并缺乏真正的细胞核。蓝藻极能耐受干燥、强的离子浓度改变、有机物分解过多而产生的物质、缺氧、温度改变以及缺乏光照等不良的环境条件。蓝藻水华是在富营养湖泊中快速生长,在水体表层大量聚集而形成的肉眼可见的藻类聚集现象。在高温气候条件下,构成水华的蓝藻群体大量滋生后又大量死亡,分解时散发出难以忍受的恶臭、污染空气,同时大量消耗水中溶解的氧气,常造成大批鱼类窒息死亡。水华中还含有一类名为微囊藻毒素的生物毒素,是强致癌物质。目前“蓝藻水华”成为当前困扰中国水环境的一大难题。中国污染最为严重的太湖、巢湖、滇池等“三湖”相继出现蓝藻爆发,给当地民众生产生活造成较大影响。如果能将蓝藻水华不断从水体中捕捞出来,随着蓝藻水华生物量的降低,水体的氮磷水平将会逐渐降低,如此日积月累, 水体将恢复到自然状态,最终实现蓝藻水华的治理。通过对废水废物进行资源化利用,从而达到治理污染、降低治污成本的目的,是环保科技的一个重要领域。

[0003] 活性炭具有较强的吸附性和催化性能,原料充足且安全性高,耐酸碱、耐热、不溶于水和有机溶剂、易再生等优点,是一种环境友好型吸附剂。活性炭广泛用于工业三废治理、溶剂回收、食品饮料提纯、载体、医药、黄金提取、半导体应用、电池和电能贮存等。 [0004] 绝大部分含碳物质都可制备活性炭,如木材、锯术、煤类、泥炭类、果壳、果核、蔗渣及稻壳、石油废料、废旧塑料、废旧皮革、废轮胎、造纸废料、城市垃圾等废弃物。目前普遍认为果壳是制备活性炭的最佳原料,但我国果壳资源十分有限,且不易集中、贮存,价格昂贵。近年来,国内外对各种价格较低、来源广泛的废弃物相继进行了制备活性炭的试验。目前由废弃物制得的活性炭性能并不高,实际应用还较少,但因其价格低廉、含碳率高、材料易得、原料充足且绿色无毒而日益受到青睐。

[0005] 国内已研究了采用竹类、烟杆、甘蔗渣、麦秸、稻壳、棉杆、核桃壳和活性污泥等废弃物制备活性炭。要满足制得的活性炭性能稳定、成本较低等要求,原材料必须质量稳定、容易获取,同时要求生产工艺简单、经济、环保。国内外相继开发了化学活化法、物理活化法、化学物理法、催化活化法、超临界技术、微波加热等方法制备活性炭。

 

发明内容

[0006] 本发明的目的是提供一种蓝藻水华活性炭以及这种活性炭的制备方法,本发明的


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说 明 书

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方法能有效地利用蓝藻水华生产活性炭,开辟了蓝藻水华资源化利用新途径,不仅可节约资源且有利于保护生态环境。最终而达到治理污染、降低治污成本的目的。

[0007] 本发明的目的是这样实现的 :这种蓝藻水华活性炭是由烘干的蓝藻水华藻泥在250℃~ 600℃高温处理 0.5 ~ 2 小时制备而成。所得蓝藻水华活性炭粒度为 0.074mm,碘吸附值为 966mg/g,亚甲基蓝脱色力为 115mg/g。

[0008] 本发明的蓝藻水华活性炭的制备方法由以下步骤组成 :

[0009] (1) 采用絮凝法收集蓝藻水华,制备藻泥 ;

[0010] (2) 蓝藻水华藻泥用 ZnCl2 浸渍,ZnCl2 与蓝藻水华藻泥干基的质量比为 20 ~

150%。

[0011] (3) 上述蓝藻水华藻泥在 100 ~ 110℃下脱水,烘干 ;

[0012] (4) 将烘干的蓝藻水华藻泥在缺氧状态下,在 250℃~ 600℃高温处理 0.5 ~ 2 小时,冷却,即得蓝藻水华活性炭。

[0013] 由于蓝藻水华中含有较丰富的营养成分,主要成分是藻胆蛋白、多糖、脂肪、氨基酸和不饱和脂肪酸等,此外还有抗病毒、抗肿瘤和抗菌活性成分及酶抑制剂。因此,从资源化角度来看,蓝藻水华是巨大的资源库。由于蓝藻含碳率高,暴发时生物量巨大,材料易得、原料充足、价格低廉,本发明能有效地利用蓝藻水华生产活性炭,不仅可节约资源且有利于保护生态环境。最终而达到治理污染、降低治污成本的目的,也开辟了蓝藻水华资源化利用新途径。

 

具体实施方式

[0014] 实施例 1 :

[0015] (1) 蓝藻水华阳离子改性粘土絮凝分离,将一定体积蓝藻水华中加入 600 ~

1000ppm 的阳离子改性粘土,搅拌均匀,静置 10 分钟后 80 目筛过滤,收集藻泥 ;

[0016]   (2) 蓝藻水华氯化锌浸渍及微波辐射干燥,将水分含量 :80%的 200g 蓝藻水华藻泥,与 50g 氯化锌和 50g 碳酸氢钠于 1000ml 烧杯中拌匀,浸渍 24h,,放入微波溶样炉中,高档加热,直至轻敲即成粉末为止 ;

[0017] (3) 蓝藻水华液相炭化活化,炭化时,炭化瓶内加入液体石蜡 300ml 和氯化锌浸渍的蓝藻水华干粉 150g,加热炭化瓶。随着液体石蜡温度逐步升高,超过 100℃,蓝藻水华干粉中碳酸氢钠即开始分解,释放出二氧化碳。温度继续升高,分解加快。在 170℃~ 180℃, 约经过 30min,碳酸氢钠即全部分解为碳酸钠。释放出的二氧化碳弥漫于液体石蜡上方,与水封瓶一起形成一个缺氧的炭化环境。同时,蓝藻水华干粉中残留的水分汽化,由蒸馏接头上升进入冷凝器,凝成液体滴入水封瓶内。温度高于300℃,液体石蜡气化,上升进入蒸馏接头,凝成液体滴入炭化瓶中。维持炭化瓶温度在 300℃左右,直至液体石蜡中气泡形成逐渐减少。此时,炭化和活化过程结束 ;

[0018] (4) 脱蜡,脱蜡时,将待脱蜡样品包在脱脂滤纸包内,放入提取管内。提取瓶内加入无水乙醇,加热提取瓶,无水乙醇气化,由连接管上升进入冷凝器,凝成液体滴入提取管内, 浸提样品中液体石蜡。待提取管内无水乙醇液面达到一定高度,溶有液体石蜡的无水乙醇经虹吸管流入提取瓶。流入提取瓶内的无水乙醇继续被加热气化、上升、冷凝,滴入提取管内,如此循环往复,直到液体石蜡抽提完全为止 ;


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[0019]   (5) 酸洗、漂洗及微波辐射于燥,酸洗采用浓度为 20%的盐酸溶液,时间为 8h,酸洗后采用真空抽滤漂洗工艺,用去离子水将物料的pH 值洗至7.0。置于三角瓶中,放入微波溶样炉中,高档加热,直至瓶颈部位无水珠凝结为止。

[0020] 实施例 2 :

[0021] 将蓝藻水华藻泥在 100℃下脱水、烘干,在密封性能较好的电炉中缺氧状态下加温

至250℃使蓝藻水华藻泥均匀受热2 小时,冷却、粉碎,各别筛取过200 目筛网制得蓝藻水华活性炭。

[0022] 实施例 3 :

[0023]   将蓝藻水华藻泥微波溶样炉中在 110℃下脱水、烘干,在电炉中加温至 400℃,受热 1.5 小时,其它步骤同实施例 1 制得蓝藻水华活性炭。

[0024] 实施例 4 :

[0025] 将蓝藻水华藻泥在 105℃下脱水、烘干,在电炉中加温至 600℃,受热 1.0 小时,其

它步骤同实施例 1 制得蓝藻水华活性炭。

[0026] 实施例 5

[0027]   蓝藻水华藻泥用 ZnCl2 浸渍,ZnCl2 与蓝藻水华藻泥干基的质量比为 20%,再在 105℃脱水、烘干,在 500℃高温下加热 1 小时,冷却,粉矸,过 200 目筛网制得蓝藻水华活性炭。

[0028] 实施例 6 :

[0029]   蓝藻水华藻泥用ZnCl2 浸渍,ZnCl2 与蓝藻水华藻泥干基的质量比为100%,其它步骤同实施例 5,制成蓝藻水华活性炭。

[0030] 实施例 7

[0031]   蓝藻水华藻泥用ZnCl2 浸渍,ZnCl2 与蓝藻水华藻泥干基的质量比为100%,其它步骤同实施例 5,制成蓝藻水华活性炭。

[0032]   上述制备的各种蓝藻水华活性炭样品较轻,粒度为 0.074mm,碘吸附值为 966mg/ g,亚甲基蓝脱色力为 115mg/g,表明制备的蓝藻水华活性炭具有良好的活性炭性能。

公司主营:防水蜂窝活性炭、耐水蜂窝活性炭、蜂窝状活性炭等产品。