污泥与生物质共热解制备生物质炭工艺优化及吸附性能

doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2018-0385

化工进展 ›› 2018, Vol. 37 ›› Issue (S1): 199-204.DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2018-0385

污泥与生物质共热解制备生物质炭工艺优化及吸附性能

朱赫男, 王志朴, 邢文龙, 舒新前

中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院, 北京 100083

收稿日期:2018-02-25 修回日期:2018-07-06 出版日期:2018-11-30 发布日期:2018-12-13
通讯作者: 舒新前,教授,博士生导师,主要从事固体废弃物资源化利用及大气治理方面的研究。
作者简介:朱赫男(1993-),女,硕士研究生,研究方向为固体废弃物资源化利用。
基金资助:
新疆维吾尔自治区科技攻关计划（201532108）、陕西省科技攻关计划（2016GY-147）及国土资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室开放研究课题（KF2016-3）。

Process optimization and adsorption performance of biochars prepared by co-pyrolysis of sludge and biomasses

ZHU Henan, WANG Zhipu, XING Wenlong, SHU Xinqian

School of Chemical & Environmental Engineering, China University of Mining & Technology, Beijing 100083, China

Received:2018-02-25 Revised:2018-07-06 Online:2018-11-30 Published:2018-12-13

摘要/Abstract

摘要： 通过污泥与秸秆（玉米秸秆、水稻秸秆、小麦秸秆、芝麻秸秆）慢速共热解的方法，在不同热解温度（300℃、400℃、500℃、600℃）、热解时间（0.5h、1h、1.5h、2h）及配比（污泥与生物质1∶0、1∶0.5、1∶1、1∶2）条件下制备4种生物质炭，即SCBC（污泥-玉米秸秆生物质炭）、SRBC（污泥-水稻秸秆生物质炭）、SWBC（污泥-小麦生物质炭）、SSBC（污泥-芝麻生物质炭），研究了不同热解条件对生物质炭产率、pH、元素组成、表面特征、吸附性能的影响，并根据吸附性能筛选出各生物质炭的最优制备工艺。结果表明，热解温度为500℃、热解时间为2h、污泥与玉米秸秆、芝麻秸秆配比为1∶1时，污泥与水稻秸秆、小麦秸秆配比为1∶2时，制备的生物质炭吸附性能最优。最优制备工艺条件下，4种生物质炭吸附性能相比：SWBC > SRBC > SCBC > SSBC。

关键词: 污泥, 生物质, 生物质炭, 工艺优化, 吸附性能

Abstract: Biochars were produced by slow co-pyrolysis of sewage sludge and straws (corn straw, rice straw, wheat straw, sesame straw) at different pyrolysis temperatures (300℃, 400℃, 500℃, 600℃), pyrolysis times (0.5h, 1h, 1.5h, 2h) and ratios (sludge/biomass 1:0, 1:0.5, 1:1, 1:2). The four types of biochars were labelled SCBC (biochar derived from sludge and corn straw), SRBC (biochar derived from sludge and rice straw), SWBC (biochar derived from sludge and wheat straw), SSBC (biochar derived from sludge and sesame biomass), respectively. The effect of different pyrolysis temperatures, times, and ratios on pH, yields, ash contents, pore characteristics, and adsorption capacity was studied. Based on the adsorption properties, the optimum production process of biochar was determined. The results showed that when the pyrolysis temperature was 500℃, the pyrolysis time was 2h, the ratio of sludge to corn straw and sesame straw was 1:1, the ratio of sludge to rice straw and wheat straw was 1:2, the adsorption performance of biochar was the best. Under the optimum preparation conditions, the adsorption properties of four kinds of biochars followed the order:SWBC > SRBC > SCBC > SSBC. This study provides technical support for the utilization of sewage sludge and straws.

Key words: sludge, biomass, biochars, process optimization, adsorption capacity

中图分类号:

X705
X712

朱赫男, 王志朴, 邢文龙, 舒新前. 污泥与生物质共热解制备生物质炭工艺优化及吸附性能[J]. 化工进展, 2018, 37(S1): 199-204.

ZHU Henan, WANG Zhipu, XING Wenlong, SHU Xinqian. Process optimization and adsorption performance of biochars prepared by co-pyrolysis of sludge and biomasses[J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 2018, 37(S1): 199-204.

参考文献

[1] 桂成民, 李萍, 王亚炜, 等. 剩余污泥微波热解技术研究进展[J]. 化工进展, 2015, 34(9):3435-3443, 3475.
[2] 李懂学. 中小型污水厂剩余污泥合成燃料的实验研究[D]. 重庆:重庆大学, 2008.
[3] 邓辉, 李政家, 金志文, 等. 棉秆与污泥共热解制备生物炭工艺优化及其结构与吸附性能[J]. 农业工程学报, 2016, 32(24):248-254.
[4] 卢再亮, 李九玉, 姜军, 等. 生活污水污泥制备的生物质炭对红壤酸度的改良效果及其环境风险[J]. 环境科学, 2012, 33(10):3585-3591.
[5] 施川. 污泥生物炭作为吸附剂和酸性土壤改良剂的可行性研究[D]. 北京:北京林业大学, 2016.
[6] 郑凯琪. 污泥生物炭对环境中Pb、Cd固持的研究[D]. 扬州:扬州大学, 2016.
[7] JIN Junwei, WANG Minyan, CAO Yucheng, et al. Cumulative effects of bamboo sawdust addition on pyrolysis of sewage sludge:biochar properties and environmental risk from metals[J]. Bioresource Technology, 2017, 228:218-226.
[8] 张阿凤, 潘根兴, 李恋卿. 生物黑炭及其增汇减排与改良土壤意义[J]. 农业环境科学学报, 2009, 28(12):2459-2463.
[9] CORNELISSEN G, GUSTAFSSON O, BUCHELI T D, et al. Extensive sorption of organic compounds to black carbon, coal, and kerogen in sediments and soils:mechanisms and consequences for distribution bioaccumulation, and biodegradation[J]. Environmental Science & Technology, 2005, 39(18):6881-6895.
[10] 张栋, 刘兴元, 赵红挺. 生物质炭对土壤无机污染物迁移行为影响研究进展[J]. 浙江大学学报(农业与生命科学版), 2016, 42(4):451-459.
[11] 彭文龙. 生物质炭表面物质对微生物的影响研究[D]. 重庆:重庆大学, 2014.
[12] 俞花美, 陈淼, 邓惠, 等. 蔗渣基生物质炭的制备、表征及吸附性能[J]. 热带作物学报, 2014, 35(3):595-602.
[13] 汤斯奇, 王经臣, JAEHAC Ko. 不同热解终温和保留时间下污泥生物质炭孔隙结构特征[J]. 北京大学学报(自然科学版), 2017, 53(5):890-898.

[1]	李志远, 黄亚继, 赵佳琪, 于梦竹, 朱志成, 程好强, 时浩, 王圣. 污泥与聚氯乙烯共热解重金属特性[J]. 化工进展, 2023, 42(9): 4947-4956.
[2]	史天茜, 石永辉, 武新颖, 张益豪, 秦哲, 赵春霞, 路达. Fe²⁺对厌氧氨氧化EGSB反应器运行性能的影响[J]. 化工进展, 2023, 42(9): 5003-5010.
[3]	王帅晴, 杨思文, 李娜, 孙占英, 安浩然. 元素掺杂生物质炭材料在电化学储能中的研究进展[J]. 化工进展, 2023, 42(8): 4296-4306.
[4]	吴亚, 赵丹, 方荣苗, 李婧瑶, 常娜娜, 杜春保, 王文珍, 史俊. 用于复杂原油乳液的高效破乳剂开发及应用研究进展[J]. 化工进展, 2023, 42(8): 4398-4413.
[5]	郑梦启, 王成业, 汪炎, 王伟, 袁守军, 胡真虎, 何春华, 王杰, 梅红. 菌藻共生技术在工业废水零排放中的应用与展望[J]. 化工进展, 2023, 42(8): 4424-4431.
[6]	关红玲, 杨辉, 井红权, 刘玉琼, 谷守玉, 王好斌, 侯翠红. 木质素基控释材料及其在药物输送和肥料控释中的应用[J]. 化工进展, 2023, 42(7): 3695-3707.
[7]	杨子育, 朱玲, 王文龙, 于超凡, 桑义敏. 阴燃法处理含油污泥的研究及应用进展[J]. 化工进展, 2023, 42(7): 3760-3769.
[8]	任建鹏, 吴彩文, 刘慧君, 吴文娟. 木质素-聚苯胺复合材料的制备及对刚果红的吸附[J]. 化工进展, 2023, 42(6): 3087-3096.
[9]	于丁一, 李圆圆, 王晨钰, 纪永升. pH响应性木质素水凝胶的制备及药物控释[J]. 化工进展, 2023, 42(6): 3138-3146.
[10]	郑昕, 贾里, 王彦霖, 张靖超, 陈世虎, 乔晓磊, 樊保国. 污泥与煤泥混烧对重金属固留特性的影响[J]. 化工进展, 2023, 42(6): 3233-3241.
[11]	修浩然, 王云刚, 白彦渊, 邹立, 刘阳. 准东煤/市政污泥混燃燃烧特性及灰熔融行为分析[J]. 化工进展, 2023, 42(6): 3242-3252.
[12]	詹咏, 王慧, 韦婷婷, 朱星宇, 王先恺, 陈思思, 董滨. Mn²⁺强化臭氧调理对生物处理工艺的污泥原位减量效果[J]. 化工进展, 2023, 42(6): 3253-3260.
[13]	吴锋振, 刘志炜, 谢文杰, 游雅婷, 赖柔琼, 陈燕丹, 林冠烽, 卢贝丽. 生物质基铁/氮共掺杂多孔炭的制备及其活化过一硫酸盐催化降解罗丹明B[J]. 化工进展, 2023, 42(6): 3292-3301.
[14]	王雪, 徐期勇, 张超. 木质纤维素类生物质水热炭化机理及水热炭应用进展[J]. 化工进展, 2023, 42(5): 2536-2545.
[15]	王志伟, 郭帅华, 吴梦鸽, 陈颜, 赵俊廷, 李辉, 雷廷宙. 生物质与塑料催化共热解技术研究进展[J]. 化工进展, 2023, 42(5): 2655-2665.

污泥与生物质共热解制备生物质炭工艺优化及吸附性能

Process optimization and adsorption performance of biochars prepared by co-pyrolysis of sludge and biomasses

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