本发明属于污水处理
技术领域：
，具体涉及一种用于去除污水处理中硫化氢气体的吸附剂及其制备方法。
背景技术：
：生活污水通过化粪池、厌氧池等厌氧处理后，再进行曝气处理，曝气过程中会产生恶臭气体，硫化氢气体是恶臭气体的主要代表物，受到全球各国的广泛关注与重视。较低浓度硫化氢有明显的刺激作用，较高浓度时可麻痹神经，毒性极大对人体造成直接危害。在工业生产中硫化氢气体还会造成设备腐蚀的问题，不仅给工业生产带来了很大的经济损失，而且增加了设备投资和产品成本。采用吸附法进行脱除硫化氢的处理过程中，吸附剂或催化剂的研制与开发成为一个关键问题。一般金属氧化物脱硫效果好，但对金属氧化物的利用率低，成本较高；而以微孔为主的普通活性炭材料被广泛用做吸附剂，但在硫化氢的吸附过程中，容易出现孔道的堵塞，导致吸附容量低。因此研制对硫化氢吸附容量高的吸附材料是去除污水处理中的硫化氢的重要技术。技术实现要素：针对现有技术中存在的问题，本发明要解决的一个技术问题在于提供一种用于去除污水处理中硫化氢气体的吸附剂的制备方法，该制备方法采用生物质原料，该原料来源广泛，价廉易得，可以降低吸附剂的制备成本；制备步骤简单，条件温和，具有工业化生产的前景。本发明要解决的另一个技术问题在于提供一种用于去除污水处理中硫化氢气体的吸附剂，该吸附剂具有良好的吸附性能，常温常压下对硫化氢的吸附量达到179.2mg/g，比表面积达到3014m2/g，具有很好的应用前景。为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：一种用于去除污水处理中硫化氢气体的吸附剂的制备方法，具体包括以下步骤：(1)将生物质原料、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和koh溶液加入超声反应容器中，超声分散均匀，将混合液加入球磨机中机械球磨，得到球磨浆料；(2)对球磨浆料真空干燥，干燥结束后将固体浸渍于可溶性碱金属盐溶液中；(3)浸渍结束后过滤，固体自然晾干，然后放入石英管中，并将石英管置于管式炉中，在200～400℃条件下氮气保护活化5～10h，得到活化后的固体；(4)将活化后的固体进行高温焙烧，得到用于去除污水处理中硫化氢气体的吸附剂。所述用于去除污水处理中硫化氢气体的吸附剂的制备方法，所述koh溶液的质量分数为10％～30％；所述生物质原料、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和koh溶液的质量比为1:0.1～1.2:1～5:5～10，该数据中所指的生物质原料已经经过了干燥处理。所述用于去除污水处理中硫化氢气体的吸附剂的制备方法，机械球磨过程中，采用大球和小球混合的方式，大球的直径为10mm，小球直径为5mm，球磨转速500～1500rpm，球磨时间为5～15h，球料比为0.5:1～5:1。所述用于去除污水处理中硫化氢气体的吸附剂的制备方法，所述干燥温度为120℃，干燥时间为24h；干燥处理可以去除球磨浆料中的大部分水分。所述用于去除污水处理中硫化氢气体的吸附剂的制备方法，所述可溶性碱金属盐溶液为氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液或碳酸钾的溶液的任一种，所述可溶性碱金属盐溶液的质量分数为0.1％～1.0％，用量以完全浸泡干燥固体为准，浸泡时间为24～48h。所述用于去除污水处理中硫化氢气体的吸附剂的制备方法，活化过程中，采用程序升温：从室温以10℃/min的升温速率升高至100℃，然后再以5℃/min的升温速率升高至活化温度，在活化温度下控温活化5～10h。所述用于去除污水处理中硫化氢气体的吸附剂的制备方法，所述高温焙烧是在1000～1500℃下焙烧3～5h。所述用于去除污水处理中硫化氢气体的吸附剂的制备方法，所述生物质原料为椰壳、核桃壳或花生壳中的任一种，生物质原料使用前先进行机械粉碎，过80～100目筛，然后烘干至恒重。上述制备方法制备得到的用于去除污水处理中硫化氢气体的吸附剂。有益效果：与现有的技术相比，本发明的优点包括：(1)本发明吸附剂的制备方法采用生物质能源为原料，原料来源广泛，价廉易得，可以降低吸附剂的制备成本；在制备过程中首先在有机溶剂的保护下对生物质原料利用氢氧化钾进行活化，然后采用机械球磨的方式进行处理，增加后续浸泡过程中，生物质原料对金属盐离子的负载能力，提高吸附剂的吸能性能，最后经过高温焙烧制得，制备步骤简单，条件温和，具有工业化应用的前景。(2)本发明制备的吸附剂就良好的吸附性能，常温常压下对于硫化氢的吸附量达到了179.2mg/g，而比表面积达到了3014m2/g，具有很好的应用前景。具体实施方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。实施例1一种用于去除污水处理中硫化氢气体的吸附剂的制备方法，具体包括以下步骤：(1)将椰壳机械粉碎，过80～100目筛，然后烘干至恒重；称取100g烘干的椰壳粉末，加入80g聚乙二醇、120g聚乙烯吡咯烷酮和500g质量分数为25％的koh溶液组成的混合溶液中，然后将上述溶液加入超声反应容器中，超声分散混合均匀；再将混合液加入球磨机中机械球磨，采用大球和小球混合的方式，大球的直径为10mm，小球直径为5mm，球磨转速500rpm，球磨时间为5h，球料比为2:1，得到球磨浆料；(2)将上述球磨浆料在120℃条件下真空干燥24h，干燥结束后将固体浸渍浸泡在质量分数为0.8％的氢氧化钠溶液中24h；(3)将浸渍后的固体自然晾干，然后放入石英管中，设置石英管的升温过程为：从室温以10℃/min的升温速率升高至100℃，然后再以5℃/min的升温速率升高至350℃，并控温活化5h。得到活化后的固体；(4)将活化后的固体在1000℃下焙烧3h，得到用吸附剂。实施例2一种用于去除污水处理中硫化氢气体的吸附剂的制备方法，具体包括以下步骤：(1)将椰壳机械粉碎，过80～100目筛，然后烘干至恒重；称取100g烘干的椰壳粉末，加入80g聚乙二醇、120g聚乙烯吡咯烷酮和500g质量分数为25％的koh溶液组成的混合溶液中，然后将上述溶液加入超声反应容器中，超声分散混合均匀；再将混合液加入球磨机中机械球磨，采用大球和小球混合的方式，大球的直径为10mm，小球直径为5mm，球磨转速500rpm，球磨时间为5h，球料比为0.5:1，得到球磨浆料；(2)将上述球磨浆料在120℃条件下真空干燥24h，干燥结束后将固体浸渍浸泡在质量分数为0.8％的氢氧化钠溶液中48h；(3)将浸渍后的固体自然晾干，然后放入石英管中，设置石英管的升温过程为：从室温以10℃/min的升温速率升高至100℃，然后再以5℃/min的升温速率升高至200℃，并控温活化6h。得到活化后的固体；(4)将活化后的固体在1000℃下焙烧3h，得到吸附剂。实施例3一种用于去除污水处理中硫化氢气体的吸附剂的制备方法，具体包括以下步骤：(1)将椰壳机械粉碎，过80～100目筛，然后烘干至恒重；称取100g烘干的椰壳粉末，加入80g聚乙二醇、120g聚乙烯吡咯烷酮和500g质量分数为25％的koh溶液组成的混合溶液中，然后将上述溶液加入超声反应容器中，超声分散混合均匀；再将混合液加入球磨机中机械球磨，采用大球和小球混合的方式，大球的直径为10mm，小球直径为5mm，球磨转速500rpm，球磨时间为5h，球料比为0.5:1，得到球磨浆料；(2)将上述球磨浆料在120℃条件下真空干燥24h，干燥结束后将固体浸渍浸泡在质量分数为0.2％的氢氧化钠溶液中24h；(3)将浸渍后的固体自然晾干，然后放入石英管中，设置石英管的升温过程为：从室温以10℃/min的升温速率升高至100℃，然后再以5℃/min的升温速率升高至400℃，并控温活化10h。得到活化后的固体；(4)将活化后的固体在1000℃下焙烧5h，得到吸附剂。实施例4一种用于去除污水处理中硫化氢气体的吸附剂的制备方法，具体包括以下步骤：(1)将椰壳机械粉碎，过80～100目筛，然后烘干至恒重；称取100g烘干的椰壳粉末，加入120g聚乙二醇、100g聚乙烯吡咯烷酮和800g质量分数为10％的koh溶液组成的混合溶液中，然后将上述溶液加入超声反应容器中，超声分散混合均匀；再将混合液加入球磨机中机械球磨，采用大球和小球混合的方式，大球的直径为10mm，小球直径为5mm，球磨转速1000rpm，球磨时间为15h，球料比为5:1，得到球磨浆料；(2)将上述球磨浆料在120℃条件下真空干燥24h，干燥结束后将固体浸渍浸泡在质量分数为0.2％的氢氧化钠溶液中24h；(3)将浸渍后的固体自然晾干，然后放入石英管中，设置石英管的升温过程为：从室温以10℃/min的升温速率升高至100℃，然后再以5℃/min的升温速率升高至400℃，并控温活化10h。得到活化后的固体；(4)将活化后的固体在1000℃下焙烧5h，得到吸附剂。实施例5一种用于去除污水处理中硫化氢气体的吸附剂的制备方法，具体包括以下步骤：(1)将椰壳机械粉碎，过80～100目筛，然后烘干至恒重；称取100g烘干的椰壳粉末，加入120g聚乙二醇、100g聚乙烯吡咯烷酮和800g质量分数为10％的koh溶液组成的混合溶液中，然后将上述溶液加入超声反应容器中，超声分散混合均匀；再将混合液加入球磨机中机械球磨，采用大球和小球混合的方式，大球的直径为10mm，小球直径为5mm，球磨转速1000rpm，球磨时间为15h，球料比为5:1，得到球磨浆料；(2)将上述球磨浆料在120℃条件下真空干燥24h，干燥结束后将固体浸渍浸泡在质量分数为1.0％的氢氧化钠溶液中24h；(3)将浸渍后的固体自然晾干，然后放入石英管中，设置石英管的升温过程为：从室温以10℃/min的升温速率升高至100℃，然后再以5℃/min的升温速率升高至200℃，并控温活化10h。得到活化后的固体；(4)将活化后的固体在1500℃下焙烧3h，得到吸附剂。对以上实施例制备的吸附剂进行性能测试，结果如表1所示，其中吸附量是常温常压下下的硫化氢的吸附量数据。由表1可知，本发明制备的吸附剂具有良好的吸附性能，常温常压下对于硫化氢的吸附量达到了179.2mg/g，而比表面积达到了3014m2/g，不同制备过程对吸附剂的性能有一定的影响。表1实施例1～5制备的吸附剂性能测试结果项目实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5比表面积(m2/g)25393014224828012611吸附量(mg/g)153.1179.2129.4159.3147.2当前第1页1 2 3
技术特征：1.一种用于去除污水处理中硫化氢气体的吸附剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)将生物质原料、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和koh溶液加入超声反应容器中，超声分散均匀，将混合液加入球磨机中机械球磨，得到球磨浆料；
(2)对球磨浆料真空干燥，干燥结束后将固体浸渍于可溶性碱金属盐溶液中；
(3)浸渍结束后过滤，固体自然晾干，然后放入石英管中，并将石英管置于管式炉中，在200～400℃条件下氮气保护活化5～10h，得到活化后的固体；
(4)将活化后的固体进行高温焙烧，得到用于去除污水处理中硫化氢气体的吸附剂。
2.根据权利要求1所述用于去除污水处理中硫化氢气体的吸附剂的制备方法，其特征在于，所述koh溶液的质量分数为10％～30％；所述生物质原料、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和koh溶液的质量比为1:0.1～1.2:1～5:5～10。
3.根据权利要求1所述用于去除污水处理中硫化氢气体的吸附剂的制备方法，其特征在于，机械球磨过程中，采用大球和小球混合的方式，大球的直径为10mm，小球直径为5mm，球磨转速500～1500rpm，球磨时间为5～15h，球料比为0.5:1～5:1。
4.根据权利要求1所述用于去除污水处理中硫化氢气体的吸附剂的制备方法，其特征在于，所述干燥温度为120℃，干燥时间为24h。
5.根据权利要求1所述用于去除污水处理中硫化氢气体的吸附剂的制备方法，其特征在于，所述可溶性碱金属盐溶液为氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液或碳酸钾的溶液的任一种，所述可溶性碱金属盐溶液的质量分数为0.1％～1.0％，浸泡时间为24～48h。
6.根据权利要求1所述用于去除污水处理中硫化氢气体的吸附剂的制备方法，其特征在于，活化过程中，采用程序升温：从室温以10℃/min的升温速率升高至100℃，然后再以5℃/min的升温速率升高至活化温度，在活化温度下控温活化5～10h。
7.根据权利要求1所述用于去除污水处理中硫化氢气体的吸附剂的制备方法，其特征在于，所述高温焙烧是在1000～1500℃下焙烧3～5小时。
8.根据权利要求1所述用于去除污水处理中硫化氢气体的吸附剂的制备方法，其特征在于，所述生物质原料为椰壳、核桃壳或花生壳中的任一种，生物质原料使用前先进行机械粉碎，过80～100目筛，然后烘干至恒重。
9.权利要求1～8任一所述制备方法制备得到的用于去除污水处理中硫化氢气体的吸附剂。
技术总结本发明公开了一种用于去除污水处理中硫化氢气体的吸附剂及其制备方法，属于污水处理技术领域。该制备方法首先在有机溶剂的保护下，利用氢氧化钾对生物质原料进行活化，然后在液体状态下机械球磨得到球磨浆料，增加后续浸泡过程中，生物质原料对金属盐离子的负载能力，提高吸附性能，最后经过高温焙烧制得用于去除污水处理中硫化氢气体的吸附剂。生物质原料来源广泛，价廉易得，可以降低吸附剂的制备成本；且制备步骤简单，条件温和，具有工业化生产的前景。该吸附剂具有良好的吸附性能，常温常压下对硫化氢气体的吸附量达到179.2mg/g，比表面积达到3014m2/g，具有很好的应用前景。
技术研发人员：张铭尹;王凤新;邱超;张盘新
受保护的技术使用者：江苏通用环保集团有限公司
技术研发日：2020.11.20
技术公布日：2021.03.12
