尿素活化污泥制备生物质活性炭的研究

谷麟, 杨文昊, 崔建军, 张卫国, 闻海峰, 陶红

现代化工 ›› 2018, Vol. 38 ›› Issue (9) : 118 -121,123.

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现代化工 ›› 2018, Vol. 38 ›› Issue (9) : 118-121,123. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2018.09.027
科研与开发

尿素活化污泥制备生物质活性炭的研究

    谷麟, 杨文昊, 崔建军, 张卫国, 闻海峰, 陶红
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Synthesis of biomass-based activated carbon from urea activated sludge

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摘要

以城市污泥为原料,通过尿素活化和两段式热解制备生物质活性炭。结果表明,污泥与尿素的固液比、第1段和第2段的热解温度对污泥活性炭比表面积有较大影响。当活化液中尿素质量分数为20%时,干污泥与尿素的质量比为1∶2,活化时间为24 h,在氮气保护控制第1段热解温度为550℃、停留时间2 h,第2段热解温度为650℃、停留时间1 h,经自然冷却并酸洗干燥后的活性炭样品的比表面积可达到325 m2/g,高于未活化时相同工艺条件下所得到的炭样品(56 m2/g)。通过对第1段和第2段热解产物的X-射线衍射和热重分析发现,尿素在活化阶段能迅速到达污泥表面并在1段热解时参与污泥碳化而形成类石墨结构的C3N4,在第2段升温时氮化碳分解为氨气和二氧化碳并从石墨晶区中释放,从而在污泥碳基表面形成孔穴。

Abstract

In this study, urea is used as a novel activator for sludge and preparation of activated carbon.The results indicate that activated carbon made from urea activated sludge can have a BET surface area of 325 m2·g-1 when the raw sludge is activated by urea and then is carbonized by sequenced two-stage pyrolysis.The optimal operation parameters include that the ratio of solid to urine is 1:2 and the pyrolysis temperatures in the 1st and 2nd periods are 550℃ and 650℃, respectively.Further analysis by X-ray diffraction and thermogravimetry shows that urea is changed into graphitic C4N3 in the first pyrolytic stage and then decomposed to leave pores in the second stage.

关键词

污泥 / 活化 / 活性炭 / 尿素

Key words

sludge / activation / activated carbon / urea

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尿素活化污泥制备生物质活性炭的研究[J]. 现代化工, 2018, 38(9): 118-121,123 DOI:10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2018.09.027

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