Способ получения активного угля

 

Осадок после биологической очистки сточных вод смешивают с углеродсодержащей добавкой - навозом, торфяным полукоксом, древесными опилками, раздробленным бытовым мусором или подсолнечной шелухой, взятой в количестве 15-50% по отношению к массе осадка в пересчете на сухие компоненты смеси. Смесь сушат, карбонизуют в бескислородной среде при 300-350°С и активируют при 550-600°С.

Изобретение относится к производству углеродных адсорбентов, применяемых при очистке газов, очистке и осветлении жидкостей, в том числе сточных вод.

Известны многочисленные способы получения активного угля путем карбонизации органических веществ или их смесей и последующей термической или термохимической активации [1] Наиболее близким к предложенному по технической сущности является способ получения активного угля, включающий смешивание осадка после биологической очистки сточных вод с льняной кострой в количестве 35-75 по отношению к массе сухой смеси, добавление к смеси хлорида цинка в количестве 40-60% по отношению к массе сухой смеси, ее гранулирование, сушку гранул до воздушно-сухого состояния, карбонизацию с одновременной термохимической активацией в бескислородной среде при 500-550^оС, обработку соляной кислотой и промывку водой [2] Состав исходной смеси предопределяет необходимость использования в этом способе химического активатора (хлорида цинка), который затем отмывают кислотой из готового угля. Выделение хлористого цинка из промывного раствора и возврат его в процесс требует довольно сложной и громоздкой процедуры.

Предложенный способ направлен на решение задачи получения активного угля на базе осадков после биологической очистки сточных вод без использования химических активаторов.

Для этого в способе получения активного угля, включающем смешивание осадка после биологической очистки сточных вод с углеродсодержащей добавкой, сушку смеси, карбонизацию в бескислородной среде и активацию, осадок после биологической очистки сточных вод смешивают с добавками, выбранными из группы, включающей навоз, торфяной полукокс, опилки, раздробленный бытовой мусор, подсолнечниковую шелуху, и взятыми в количестве 15-50% по отношению к массе осадка в пересчете на сухие компоненты, смесь после сушки подвергают карбонизации при 300-350^оС, а затем термической активации при 550-600^оС.

Использование указанных выше добавок к осадку после биологической очистки сточных вод позволяет получать активные угли, имеющие сорбционную способность на уровне промышленных углей, посредством только термической активации, без введения сторонних химических веществ в производственный цикл, что позволяет значительно упростить процесс в целом.

Упрощение процесса достигается также вследствие того, что в ряде случаев вообще нет необходимости в кислотной пpомывке полученного активного угля, например при его последующем использовании в буровых установках.

Предложенный способ пригоден для получения как порошкообразных, так и гранулированных активных углей. В последнем случае исходную смесь до сушки подвергают гранулированию известными способами.

Используемый в способе осадок после биологической очистки сточных вод образуется из смеси осадка после первичных отстойников и избыточного активного ила из аэротенков. Эту смесь, содержащую 98,8-99% воды, сгущают путем флотации до содержания воды 95-97% а затем путем центрифугирования до влажности 70-80% Осадок после центрифуг подвергают смешиванию с обогащающими углеродными добавками и переработке в активный уголь.

П р и м е р 1. 2,5 кг осадка после биологической очистки сточных вод свиноводческого комплекса (влажность 70% количество сухого вещества 0,75 кг) смешивают с 1,07 кг свиного навоза (влажность 70% количество сухого вещества 0,32). Масса навоза составляет 43% от массы осадка (в пересчете на сухие вещества). Смесь сушат до влажности 5,0% Высушенную смесь нагревают со скоростью 20^оС в минуту до 300-350^оС во вращающейся печи без доступа воздуха при атмосферном давлении и выдерживают при этой температуре в течение 30 мин. Полученный в печи карбонизованный твердый продукт освобождают от пыли на сите с размером ячеек 0,5 мм, затем суспендируют в 10%-ной серной кислоте и кипятят в течение часа. Промытый продукт сушат, активируют путем нагревания во вращающейся печи при 550-600^оС в течение 30 мин и дробят до размеров частиц 200-240 мкм. Получают 0,4 кг активного угля с объемом пор 0,45 см³/г и активностью по метиленовому голубому 170 мг/г.

П р и м е р 2. Процесс проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что вместо навоза используют 0,42 кг торфяного по- лукокса (влажность 10% количество сухого вещества 0,38 кг, масса торфяного полукокса в пересчете на сухие вещества составляет 50% от массы осадка). Получают 0,50 кг активного угля с объемом пор 0,68 см³/г и активностью по метиленовому голубому 190 мг/г.

П р и м е р 3. Процесс проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что вместо навоза используют 0,24 кг древесных опилок (влажность 5% количество сухого вещества 0,23 кг, масса опилок в пересчете на сухие вещества составляет 31% от массы осадка), а промывку карбонизованного продукта осуществляют в соляной кислоте. По- лучают 0,40 кг активного угля с объемом пор 0,55 см³/г и активностью по метиленовому голубому 200 мг/г.

П р и м е р 4. Процесс проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что вместо навоза используют 0,12 кг раздробленного бытового мусора (влажность 10% количество сухого вещества 0,11 кг, масса мусора в пересчете на сухие вещества составляет 15% от массы осадка), а промывку осуществляют в ортофософорной кислоте. Получают 0,35 кг активного угля с объемом пор 0,30 см³/г и активностью по метиленовому голубому 180 мг/г.

П р и м е р 5. Процесс проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что вместо навоза используют 0,35 кг подсолнечниковой шелухи (влажность 10% количество сухого вещества 0,32 кг, масса шелухи в пересчете на сухие вещества составляет 43% от массы осадка). Влажную смесь гранулируют в грануляторе с диаметром отверстий формующей решетки 4,0 мм. Гранулы сушат и далее обрабатывают как в примере 1, исключая дробление. Получают 0,35 кг активного угля с размером гранул 2,8 мм, объемом пор 0,75 см³/г и активностью по метиленовому голубому 200 мг/г.

П р и м е р 6. Процесс проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что карбонизованный продукт подвергают активации без предварительной промывки. Получают 0,5 кг активного угля с объемом пор 0,35 см³/г и активностью по метиленовому голубому 160 мг/г.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ, включающий смешивание осадка после биологической очистки сточных вод с углеродсодержащей добавкой, сушку смеси, карбонизацию в бескислородной среде и активацию, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащей добавки используют навоз, торфяной полукокс, древесные опилки, раздробленный бытовой мусор или подсолнечную шелуху в количестве 15 50% по отношению к массе осадка в пересчете на сухие компоненты смеси, карбонизацию осуществляют при 300 350^oС, а активацию при 550 600^oС.