阅读说明：本技术 一种利用市政污泥去除焦油的方法 (Method for removing tar by using municipal sludge ) 是由 袁浩然 王舒笑 单锐 顾菁 张军 于 2020-04-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种利用市政污泥去除焦油的方法,利用市政污泥热解碳作为催化剂载体,污泥热解碳结合金属活性物质制备形成新型复合催化剂,催化剂应用于可燃固体废弃物热解过程中焦油的去除,焦油的去除率可以达到64％；本发明的原料市政污泥来源广泛,价格低廉,且充分利用了市政污泥热解碳作为载体的优良特性,即为市政污泥提供了一种资源化的利用方法,又发明了一种新的去除焦油的材料。(The invention discloses a method for removing tar by utilizing municipal sludge, which is characterized in that municipal sludge pyrolytic carbon is used as a catalyst carrier, the sludge pyrolytic carbon is combined with metal active substances to prepare a novel composite catalyst, the catalyst is applied to removing the tar in the pyrolysis process of combustible solid wastes, and the removal rate of the tar can reach 64%; the raw material municipal sludge has wide sources and low price, and fully utilizes the excellent characteristic of the municipal sludge pyrolytic carbon as a carrier, thereby providing a resource utilization method for the municipal sludge and inventing a novel material for removing tar.)

一种利用市政污泥去除焦油的方法

技术领域：

本发明涉及固体废弃物处理技术领域，具体涉及一种利用市政污泥去除焦油的方法。

背景技术：

市政污泥既是一种固体废弃物，又可以作为资源进行利用，然而土地填埋、露天堆放和外运的污泥绝大部分属于随意处置，真正实现安全处置的比例不超过20％。在自然资源逐渐匮乏的时代背景下，进一步实现市政污泥的资源化、能源化、高值化利用是对市政污泥处理处置事业新的要求。其中，热转化是市政污泥有效的利用方式，热转化可以将污泥转化为多孔的固体碳，固体碳在作为催化剂、吸附剂及土壤缓释肥等方面具有广泛的应用前景。

热转化过程会产生焦油，它是一种具有高粘度和毒性的高芳香度碳氢化合物复杂混合物，其存在易引起管路堵塞及腐蚀，排放到环境中会造成人体危害，焦油的去除是热转化研究中的关键问题。

发明内容

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本发明的目的是提供一种利用市政污泥去除焦油的方法，利用市政污泥热解碳作为去除焦油的催化剂载体，污泥热解碳结合金属活性物质制备形成新型复合催化剂，应用于热解过程中焦油的去除。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种利用市政污泥去除焦油的方法，该方法包括以下步骤：

(1)市政污泥进行压滤脱水处理使含水率低于85％然后烘干处理，烘干后的污泥在惰性气氛下600-900℃热解1～3h得到污泥热解炭；

(2)将步骤(1)得到的污泥热解碳通过湿式浸渍方法负载金属活性物质，所述金属选自Fe、Ni、Cu中任一种，负载后的固体混合物进行惰性气体下600-900℃二次煅烧1～3h，得到以污泥碳基为载体的去除焦油复合催化剂，所述的金属活性物质的负载量为3-20％；

(3)将步骤(2)得到的复合催化剂添加于固体废弃物的热解过程中，达到去除焦油的效果。

市政污泥经过热解得到的污泥热解碳的主要成分为C和耐高温的氧化物SiO₂、Al₂O₃等，C和SiO₂结构为其作为催化剂载体提供了极有利条件；制备形成的复合催化剂中含有FeC和FeSiO₃结构，FeC和FeSiO₃结构的存在既保证了催化剂的催化活性，同时也增强了催化剂的稳定性。同时金属活性物质的加入增强了其去除焦油的能力。

优选地，步骤(1)中所述的惰性气体包括但不限于氮气、氩气、氦气等。

优选地，步骤(2)具体步骤为：取NiCl₂·6H₂O或FeCl₃·6H₂O或CuCl₂·2H₂O溶于水中得到溶液，称取步骤(1)得到的的污泥热解碳溶于溶液中并进行搅拌，搅拌后的混合溶液进行烘干处理得到固体混合物，然后对固体混合物进行惰性气体下600-900℃二次煅烧1～3h得到复合催化剂；其中金属Fe或Ni或Cu与污泥热解碳的质量比为0.03:1～0.2:1。

优选地，步骤(3)所述的热解过程的原料是可燃固体废弃物，包括但不限于生活垃圾、农林废弃物、市政污泥、塑料、木材、工业固体废弃物等；热解中添加的催化剂与固体废弃物的质量比为0.1:1～1:1。

本发明的有益效果如下：

1)本发明的原料市政污泥来源广泛，价格低廉，且充分利用了市政污泥热解碳作为载体的优良特性，即为市政污泥提供了一种资源化的利用方法，又发明了一种新的去除焦油的材料。

2)污泥热解碳结合金属活性物质制备形成新型复合催化剂，应用于可燃固体废弃物热解过程中焦油的去除，焦油的去除率可以达到64％。

附图说明：

图1是实施例1制备的复合催化剂的SEM照片；

图2为实施例1制备的复合催化剂的XRD图。

具体实施方式

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以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。

实施例1：

(1)市政污泥经过压滤机脱水后在105℃的干燥箱里进行24小时烘干，烘干后的污泥在氩气气氛下进行800℃热解2h得到污泥热解碳；

(2)取4.8g FeCl₃·6H₂O溶于500mL水中得到FeCl₃溶液，称取步骤(2)得到的10g污泥碳溶于FeCl₃溶液中，在转速为700rmp条件下搅拌3h，搅拌后的溶液置于105℃的干燥箱里进行烘干24h，烘干后的固体混合物在氩气气氛下进行800℃煅烧2h，即得到以污泥碳基为载体的去除焦油复合催化剂。对催化剂进行表征，如图1所示，所得的催化剂表面为聚合的纳米粒子形态，表面粒子分布均匀。如图2所示，催化剂的主要结构为C和SiO₂，同时存在少量的FeC和FeSiO₃结构。FeC和FeSiO₃结构的存在既保证了催化剂的催化活性，同时也增强了催化剂的稳定性。

(3)将制备的复合催化剂用于热解实验，验证其去除焦油的能力。将10g农林废弃物稻壳与3g催化剂共同混合后进行热解，以农林废弃物单独热解产生的焦油量为基础数据，污泥碳基催化剂对焦油的去除率为60％。

实施例2

(1)市政污泥经过压滤机脱水后在105℃的干燥箱里进行24小时烘干，烘干后的污泥在氮气气氛下进行600℃热解3h得到污泥热解碳；

(2)取1g NiCl₂·6H₂O溶于500mL水中得到NiCl₂溶液，称取步骤(2)得到的10g污泥碳溶于NiCl₂溶液中，在转速为800rmp条件下搅拌2h，搅拌后的溶液置于105℃的干燥箱里进行烘干24h，烘干后的固体混合物在氮气气氛下进行600℃煅烧3h，即得到以污泥碳基为载体的去除焦油复合催化剂。

(3)将制备的复合催化剂用于热解实验，验证其去除焦油的能力。将10g市政污泥与1g催化剂共同混合后进行热解，以市政污泥单独热解产生的焦油量为基础数据，污泥碳基催化剂对焦油的去除率为52％。

实施例3

(1)市政污泥经过压滤机脱水后在105℃的干燥箱里进行24小时烘干，烘干后的污泥在氮气气氛下进行900℃热解1h得到污泥热解碳；

(2)取0.5g NiCl₂·6H₂O溶于500mL水中得到NiCl₂溶液，称取步骤(2)得到的10g污泥碳溶于NiCl₂溶液中，在转速为900rmp条件下搅拌1h，搅拌后的溶液置于105℃的干燥箱里进行烘干24h，烘干后的固体混合物在氮气气氛下进行900℃煅烧1h，即得到以污泥碳基为载体的去除焦油复合催化剂。

(3)将制备的复合催化剂用于热解实验，验证其去除焦油的能力。将10g工业固体废弃物-塑料与5g催化剂共同混合后进行热解，以农林废弃物单独热解产生的焦油量为基础数据，污泥碳基催化剂对焦油的去除率为58％。

实施例4

(1)市政污泥经过压滤机脱水后在105℃的干燥箱里进行24小时烘干，烘干后的污泥在氮气气氛下进行700℃热解2h得到污泥热解碳；

(2)取6g CuCl₂·2H₂O溶于500mL水中得到CuCl₂溶液，称取步骤(2)得到的10g污泥碳溶于CuCl₂溶液中，在转速为700rmp条件下搅拌3h，搅拌后的溶液置于105℃的干燥箱里进行烘干24h，烘干后的固体混合物在氮气气氛下进行700℃煅烧2h，即得到以污泥碳基为载体的去除焦油复合催化剂。

(3)将制备的复合催化剂用于热解实验，验证其去除焦油的能力。将10g生活垃圾与7g催化剂共同混合后进行热解，以农林废弃物单独热解产生的焦油量为基础数据，污泥碳基催化剂对焦油的去除率为55％。

实施例5

(1)市政污泥经过压滤机脱水后在105℃的干燥箱里进行24小时烘干，烘干后的污泥在氩气气氛下进行800℃热解2h得到污泥热解碳；

(2)取6g FeCl₃·6H₂O溶于500mL水中得到FeCl₃溶液，称取步骤(2)得到的10g污泥碳溶于FeCl₃溶液中，在转速为700rmp条件下搅拌3h，搅拌后的溶液置于105℃的干燥箱里进行烘干24h，烘干后的固体混合物在氩气气氛下进行800℃煅烧2h，即得到以污泥碳基为载体的去除焦油复合催化剂。

(3)将制备的复合催化剂用于热解实验，验证其去除焦油的能力。将10g农林废弃物稻壳与10g催化剂共同混合后进行热解，以农林废弃物单独热解产生的焦油量为基础数据，污泥碳基催化剂对焦油的去除率为64％。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。