[发明专利]一种具有高效吸附PFOS和PFOA效能的污泥基活性炭及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及活性炭在含全氟化合物废水中的应用领域，具体涉及一种具有高效吸附PFOS和PFOA效能的污泥基活性炭及其制备方法与应用。

背景技术

全氟化合物（perfluorochemicals，PFCs）是水体中广泛存在的一类持久性有机污染物，而全氟辛烷磺酸（perfluorooctane sulfonate，PFOS）和全氟辛酸（Perfluorooctanoic acid，PFOA）是典型的PFCs，也是其前驱物和衍生物类产品在环境中最稳定的转化产物。因其具有环境持久性、生物蓄积性、内分泌干扰性而受到广泛关注。目前普遍认为污水处理厂的污水是水生生态系统中PFCs的主要污染源。在世界范围内的污水处理厂的进水、出水和剩余污泥中，均检测出浓度不等的PFOS和PFOA。同时PFOS和PFOA是公认的难降解的持久性有机污染物，结构稳定，虽在物化降解、光化学降解和生物降解方面有一定研究，但均需在苛刻的条件下反应，不利于规模化去除。比较而言，吸附是去除水中PFOS和PFOA的一种简单有效的方法。

污水处理厂的剩余活性污泥处置成为受关注的问题，而污泥制备活性炭是对废弃污泥资源化利用的有效途径之一。从专利申请情况来看，目前主要针对污泥基活性炭制备方法的专利居多，而对制备的污泥基活性炭落实到应用的较少。其中一个是污泥基活性炭在电镀含铬废水中的应用，申请号201410170177.6，申请公布号CN103908949A。实际上污泥在制成活性炭后比表面积大大增加，可以为有机物提供吸附位点。将污泥基活性炭用于水体中PFOS和PFOA的吸附去除具有重要参考意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高效吸附PFOS和PFOA效能的污泥基活性炭及其制备方法与应用，为含全氟化合物水体污染治理提供技术方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种具有高效吸附PFOS和PFOA效能的污泥基活性炭的制备方法，该方法将污泥干燥、活化、高温碳化处理、酸浸、洗涤、烘干，具体包括以下步骤：

(1) 将未经消化的城市生活污水处理厂的脱水污泥真空烘干，至含水率10%以下，再研磨，过筛；

(2) 将步骤(1)过筛后所得的污泥在30-50℃下活化，活化后再进行离心、干燥；

(3) 将干燥后的污泥在马弗炉中以600-800℃的温度碳化，再用水反复洗涤、干燥至恒重；

(4) 将步骤（3）干燥后的污泥用盐酸浸渍，再冷却至室温，用水反复洗涤至中性，干燥至恒重得到污泥基活性炭。

优选的，步骤（1）所述真空烘干的温度为105℃；所述过筛为过160目筛。

优选的，步骤（2）所述活化是将污泥浸渍在0.1-0.5 mol/L的ZnCl₂溶液中，活化12-24h。

优选的，步骤（3）所述碳化的时间为45min-2h。

优选的，步骤（3）所述洗涤的次数为3次。

优选的，步骤（4）所述干燥的温度为60℃。

优选的，步骤（4）所述盐酸的浓度为3mol/L，浸渍的时间为1h。

由以上所述的制备方法制得的一种具有高效吸附PFOS和PFOA效能的污泥基活性炭。

以上所述的一种具有高效吸附PFOS和PFOA效能的污泥基活性炭在去除水体中PFOS和PFOA中的应用。

优选的，该应用包括下述步骤:

向水体中加入污泥基活性炭，搅拌，混合，使污泥基活性炭吸附水体中的PFOS和PFOA，再用液相色谱质谱联用仪测定吸附后水体中PFOS和PFOA的浓度，分析污泥基活性炭对PFOS和PFOA的吸附效果。

进一步优选的，所述吸附的过程中温度为15-35℃，用0.1M的HCl和NaOH调节pH为3-9，吸附的时间为12-48h。

进一步优选的，所述搅拌的速率为160rpm。

进一步优选的，所述PFOS和PFOA在水体中的浓度均为0.01-1.1mg/L，污泥基活性炭用作吸附剂在水体中的添加量为10-50mg/L。

在此条件下吸附，低浓度PFOS和PFOA的去除率达到99.9%和71.0%。

与现有技术相比，本发明具有如下优点与技术效果：

1、本发明提供了一种利用污泥基活性炭吸附去除水体中的PFOS和PFOA的方法，操作简单，成本低廉，吸附去除效果较好。

2、采用本发明的污泥基活性炭吸附低浓度PFOS和PFOA，去除率可达99.9%和71.0%。

附图说明