[发明专利]一种炭基吸附材料的制备方法和应用

说明书

本发明属于吸附材料技术领域，具体涉及一种炭基吸附材料的制备方法和应用。本发明提供了一种炭基吸附材料的制备方法，包括以下步骤：将造纸污泥和造纸黑液混合后静置，得到待反应物；所述造纸黑液的pH值≥13；将所述待反应物依次进行炭化和活化，得到所述炭基吸附材料。本发明以造纸黑液和造纸污泥为原料制备炭基活性吸附材料，以造纸黑液与造纸污泥中的有机质为炭源，以造纸黑液自身的强碱性为活化剂，在不添加辅助试剂的情况下，经过炭化和活化制备得到具有良好吸附性能的炭基吸附材料。本发明的制备方法节约了木材、煤炭等资源，高值化利用造纸废物，减轻了造纸行业的环保负担，具有良好的环境和经济效益。

技术领域

本发明属于吸附材料技术领域，具体涉及一种炭基吸附材料的制备方法和应用。

背景技术

造纸工业制浆过程中产生的蒸煮废液(黑液)和造纸工业废水处理后产生的固体废物(污泥)是造纸工业生产过程中产生的主要污染物。黒液中约有65％的有机物质，有机物质中木质素的含量约为50％；黑液的pH值大于13，处理难度大，成本高。污泥是造纸行业产生的固体废弃物，污泥中残留部分造纸废水中的污染物，如不能妥善处理，将对环境造成严重危害。

炭基吸附材料是一种由煤或者有机物含量高的木质或非木质原料，经炭化、活化生产而来。其主要成分为碳，并含有少量的氧、氢、硫、氮、氯等元素，其内部有丰富的孔道结构，因其具有比表面积大，吸附性能强的特点，被广泛应用于污水处理、脱色、除臭以及重金属离子的吸附脱除。

目前有利用造纸黑液制备炭基吸附材料的报道。例如：中国专利CN106315544A公开了一种制备活性炭的方法，该专利将造纸黑液和木屑在常温下浸渍2～3d，在105℃下干燥8～24h，缺氧条件下在300～500℃下炭化0.5～1.5h，将炭化反应后的混合物浸泡在水中搅拌2～6h后，在80～100℃下活化0.5～1.5h，制得造纸黑液活性炭；该方法的生产过程中需要用到木质原料来提供炭源，增加了原料成本，不利于大规模生产应用。

中国专利CN 107324330 A公开了一种造纸污泥制备活性炭的方法，该发明在MAX-P16/NKC-52存在的条件下，将造纸污泥和两者混合均匀，在300～500℃下处理3～6h制得造纸污泥活性炭基吸附材料；该制备方法中需要添加MAX-P16/NKC-52，MAX-P16/NKC-52的价格高昂，增加了制备炭基吸附材料的生产成本，不能适应市场需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种炭基吸附材料的制备方法和应用，本发明直接以造纸污泥和造纸黑液为原料制备炭基吸附材料，有效利用了造纸黑液中的残碱和造纸污泥中的有机质，达到了以废治废的目的，同时降低了炭基吸附材料的生产成本。

本发明提供了一种炭基吸附材料的制备方法，包括以下步骤：

将造纸污泥和造纸黑液混合后静置，得到待反应物；所述造纸黑液的pH值≥13；

将所述待反应物依次进行炭化和活化，得到所述炭基吸附材料。

优选的，所述炭化的温度为450～550℃，时间为20～60min。

优选的，所述活化的温度为700～800℃，时间为30～60min。

优选的，所述造纸黑液的固含量≥50％；所述造纸污泥的含水率≤8％。

优选的，所述造纸污泥和造纸黑液的质量比为1:3～5。

优选的，所述静置的时间为1～3天。

优选的，所述活化后还包括：将活化后产物依次进行粉碎过筛、酸溶水洗和干燥。

优选的，所述粉碎过筛用标准筛的孔径为100目；

所述酸溶水洗用酸溶液的质量浓度为13～17％；

优选的，过筛得到的筛下物和所述酸溶液的质量比为1:6～10。