本发明涉及废弃物资源利用，尤其是涉及一种污泥活性炭的制备方法。
背景技术：
随着城市化进程的加速和社会经济的高速发展，我国的市政污水产量迅速增长，导致市政污水污泥量也逐年增高。污泥含有多种有害物质，如果不采取有效措施加以处置，会造成严重的环境污染；同时，污泥富含有机质，被认为是放错地方的资源。而污泥含水量高，传统的处置方法需要很高的能耗。
随着热解技术的发展，研究者将热解技术应用于污泥的处置，其将污泥进行热解，热解产物用作土壤改良剂、土壤修复剂。中国专利cn201310499480.6公开了一种污泥活性炭的制备方法，包括以下步骤：将取自污水处理厂的剩余污泥干燥、粉碎并过筛后，通过热解处理、氧化处理、氨化处理及甲基化处理得污泥活性炭。这一处置方式存在能耗高，制备工艺复杂，所得产物附加值低、重金属浸出等问题。如何以低能耗的方式处置污泥，同时实现污泥的高附加值资源化利用，是目前亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种污泥活性炭的制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种污泥活性炭的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将污泥与钙基添加剂混合后加热、保温，冷却到室温后得到固液混合物；
(2)将步骤(1)制备得到的固液混合物离心分离后，得到含水固体；
(3)将步骤(2)中得到的含水固体加热、保温，冷却到室温后得到固体产物；
(4)将步骤(3)得到的固体产物进行酸洗、水洗，干燥后得到污泥活性炭。
优选的，步骤(1)中：所述污泥为含水率为80％-85％的污水处理厂剩余污泥。
优选的，步骤(1)中：所述钙基添加剂为氧化钙或氢氧化钙。
优选的，步骤(1)中：钙基添加剂和污泥干基的质量比为1:20-1:2。
优选的，步骤(1)中：采用密闭反应釜进行加热反应，加热至终温为180-260℃，保温时间为0.5-2h。
优选的，步骤(2)中：含水固体的含水率小于60％。
优选的，步骤(3)中：采用管式炉进行加热反应，升温速率为10℃/min，终温为800-900℃，保温时间为10-30min。
优选的，步骤(4)中：酸洗采用ph＝1的盐酸溶液。
优选的，步骤(4)中酸洗的步骤为：将固体产物浸入酸性溶液中，并升温至30-50℃。
优选的，步骤(4)中水洗的步骤为：将酸洗后的固体产物用蒸馏水洗涤至ph＝7。
将污泥与钙基添加剂混合后加热，加热过程中污泥释放出的co2被氧钙基添加剂吸收转化为碳酸钙，通过加热过程中良好的传热传质，促进碳酸钙在污泥基体表面均匀分布，同时升温过程将提升污泥的脱水效果，并在后续的热解过程中，碳酸钙重新分解生成co2，起到开孔、扩孔的作用，从而在不引入其他氧化性气体的情况下，制备得到比表面积更大、吸附性能更佳的活性炭。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)在实现污泥无害化、能源化的同时，实现了污泥热解炭的物理、化学活化；
(2)避免了单独的污泥脱水过程，降低能耗，减少成本；
(3)在不引入其他气体的情况下，制备得到孔隙发达、比表面积更大、吸附性能更佳的活性炭；
(4)本发明的制备方法工艺简单、制备能耗低、产品适应性广。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
(1)将含水率为82.5％的污水处理厂剩余污泥与氧化钙搅拌混合，氧化钙与污泥干基质量比为1:10，送入密闭反应釜中，温度升至终温200℃，保温1小时后，反应釜停止加热冷却至室温；
(2)将反应釜中固液混合物送入离心分离器，分离得到含水率降低后的固体，含水率为55.2％；
(3)将步骤(2)所得固体送入管式炉中加热，管式炉中通入氮气作为保护气，升温速率为10℃/min，升至终温850℃后保温20min，然后冷却至室温，得到固体产物；
(4)将步骤(3)所得固体产物浸入ph＝1的盐酸溶液，升温至50℃，冷却后经过滤分离，所得固体用蒸馏水洗涤至ph＝7，干燥后得到污泥活性炭。测得该污泥活性炭比表面积为841.79m3/g。
实施例2
(1)将含水率为82.5％的污水处理厂剩余污泥与氧化钙搅拌混合，氧化钙与污泥干基质量比为1:2，送入密闭反应釜中，温度升至终温200℃，保温1小时后，反应釜停止加热冷却至室温；
(2)将反应釜中固液混合物送入离心分离器，分离得到含水率降低后的固体，含水率为49.5％；
(3)将步骤(2)所得固体送入管式炉中加热，管式炉中通入氮气作为保护气，升温速率为10℃/min，升至终温850℃后保温20min，然后冷却至室温，得到固体产物；
(4)将步骤(3)所得固体产物浸入ph＝1的盐酸溶液，升温至50℃，冷却后经过滤分离，所得固体用蒸馏水洗涤至ph＝7，干燥后得到污泥活性炭。采用bet方法测得该污泥活性炭比表面积为856.85m3/g。
实施例3
(1)将含水率为82.5％的污水处理厂剩余污泥与氧化钙搅拌混合，氧化钙与污泥干基质量比为1:20，送入密闭反应釜中，温度升至终温200℃，保温1小时后，反应釜停止加热冷却至室温；
(2)将反应釜中固液混合物送入离心分离器，分离得到含水率降低后的固体，含水率为58.4％；
(3)将步骤(2)所得固体送入管式炉中加热，管式炉中通入氮气作为保护气，升温速率为10℃/min，升至终温850℃后保温20min，然后冷却至室温，得到固体产物；
(4)将步骤(3)所得固体产物浸入ph＝1的盐酸溶液，升温至50℃，冷却后经过滤分离，所得固体用蒸馏水洗涤至ph＝7，干燥后得到污泥活性炭。采用bet方法测得该污泥活性炭比表面积为704.14m3/g。
实施例4
(1)将含水率为82.5％的污水处理厂剩余污泥与氧化钙搅拌混合，氧化钙与污泥干基质量比为1:10，送入密闭反应釜中，温度升至终温200℃，保温1小时后，反应釜停止加热冷却至室温；
(2)将反应釜中固液混合物送入离心分离器，分离得到含水率降低后的固体，含水率为57.3％；
(3)将步骤(2)所得固体送入管式炉中加热，管式炉中通入氮气作为保护气，升温速率为10℃/min，升至终温850℃后保温20min，然后冷却至室温，得到固体产物；
(4)将步骤(3)所得固体产物浸入ph＝1的盐酸溶液，升温至50℃，冷却后经过滤分离，所得固体用蒸馏水洗涤至ph＝7，干燥后得到污泥活性炭。采用bet方法测得该污泥活性炭比表面积为767.75m3/g。
实施例5
(1)将含水率为80％的污水处理厂剩余污泥与氢氧化钙搅拌混合，氢氧化钙与污泥干基质量比为1:10，送入密闭反应釜中，温度升至终温180℃，保温2小时后，反应釜停止加热冷却至室温；
(2)将反应釜中固液混合物送入离心分离器，分离得到含水率降低后的固体；
(3)将步骤(2)所得固体送入管式炉中加热，管式炉中通入氮气作为保护气，升温速率为10℃/min，升至终温800℃后保温30min，然后冷却至室温，得到固体产物；
(4)将步骤(3)所得固体产物浸入ph＝1的盐酸溶液，升温至50℃，冷却后经过滤分离，所得固体用蒸馏水洗涤至ph＝7，干燥后得到污泥活性炭。采用bet方法测得该污泥活性炭比表面积为731.44m3/g。
实施例6
(1)将含水率为85％的污水处理厂剩余污泥与氢氧化钙搅拌混合，氢氧化钙与污泥干基质量比为1:10，送入密闭反应釜中，温度升至终温260℃，保温0.5小时后，反应釜停止加热冷却至室温；
(2)将反应釜中固液混合物送入离心分离器，分离得到含水率降低后的固体；
(3)将步骤(2)所得固体送入管式炉中加热，管式炉中通入氮气作为保护气，升温速率为10℃/min，升至终温900℃后保温10min，然后冷却至室温，得到固体产物；
(4)将步骤(3)所得固体产物浸入ph＝1的盐酸溶液，升温至50℃，冷却后经过滤分离，所得固体用蒸馏水洗涤至ph＝7，干燥后得到污泥活性炭。采用bet方法测得该污泥活性炭比表面积为850.13m3/g。
对比例1
(1)将含水率为82.5％的污水处理厂剩余污泥与氧化钙搅拌混合，氧化钙与污泥干基质量比为1:10；
(2)将污泥与氧化钙的混合物送入离心分离器，分离得到的固体，含水率为77.9％；
(3)将步骤(2)所得固体送入管式炉中加热，管式炉中通入氮气作为保护气，升温速率为10℃/min，升至终温850℃后保温20min，然后冷却至室温，得到固体产物；
(4)将步骤(3)所得固体产物浸入ph＝1的盐酸溶液，升温至50℃，冷却后经过滤分离，所得固体用蒸馏水洗涤至ph＝7，干燥后得到污泥活性炭。采用bet方法测得该污泥活性炭比表面积为209.53m3/g。
对比例2
(1)将含水率为82.5％的污水处理厂剩余污泥与koh搅拌混合，koh与污泥干基质量比为1:20，送入密闭反应釜中，温度升至终温200℃，保温2小时后，反应釜停止加热冷却至室温；
(2)将反应釜中固液混合物送入离心分离器，分离得到固体，测得含水率为58.6％；
(3)将步骤(2)所得固体送入管式炉中加热，管式炉中通入氮气作为保护气，升温速率为10℃/min，升至终温850℃后保温10-30min，然后冷却至室温，得到固体产物；
(4)将步骤(3)所得固体产物浸入ph＝1的盐酸溶液，升温至50℃，冷却后经过滤分离，所得固体用蒸馏水洗涤至ph＝7，干燥后得到污泥活性炭。采用bet方法测得该污泥活性炭比表面积为122.41m3/g。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。