本發(fā)明屬于污水處理，具體涉及一種活性炭組合物及其制備方法和應(yīng)用，活性炭與混凝劑的聯(lián)合使用，協(xié)同發(fā)揮作用，實(shí)現(xiàn)污染物的高效去除。
背景技術(shù)：
1、隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程加快，污水處理問題日益嚴(yán)峻?；钚蕴恳蚱涓弑缺砻娣e和吸附性能，被廣泛應(yīng)用于去除水中有機(jī)污染物、重金屬離子及異味物質(zhì)。傳統(tǒng)活性炭多采用木質(zhì)、煤質(zhì)或椰殼為原料，但存在吸附容量有限、對(duì)復(fù)雜污染物協(xié)同去除效率低的問題。近年來，生物質(zhì)基活性炭(如玉米芯)因來源廣泛、成本低廉且孔隙結(jié)構(gòu)可調(diào)而備受關(guān)注，但其單一應(yīng)用時(shí)易飽和，且對(duì)部分難降解污染物的選擇性吸附能力不足。
2、現(xiàn)有技術(shù)中，常通過組合氧化劑與混凝劑提升處理效果。如申請(qǐng)?zhí)枮閏n201110211724.7的專利，高錳酸鹽作為強(qiáng)氧化劑可預(yù)氧化分解大分子有機(jī)物，但其單獨(dú)使用易產(chǎn)生錳氧化物殘留，且對(duì)部分污染物氧化不徹底?；炷齽?如聚合氯化鋁、硫酸鋁)雖能促進(jìn)懸浮物團(tuán)聚沉降，但傳統(tǒng)無機(jī)混凝劑存在絮體松散、沉降速度慢、殘留金屬離子引發(fā)二次污染等問題。此外，氧化劑與混凝劑的協(xié)同機(jī)制尚未充分優(yōu)化，往往需分步投加，導(dǎo)致工藝復(fù)雜且成本增加。
3、現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道的活性炭復(fù)合材料多聚焦于單一功能強(qiáng)化，如通過負(fù)載金屬氧化物增強(qiáng)催化性能，或與聚合物復(fù)合提升機(jī)械強(qiáng)度，但較少關(guān)注活性炭孔隙結(jié)構(gòu)、氧化劑與混凝劑多組分協(xié)同的體系化設(shè)計(jì)。因此，有必要發(fā)明一種污染物去除效率高、成本低，活性炭與混凝劑協(xié)同發(fā)揮效果的復(fù)合材料。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明提供的目的在于提供一種活性炭組合物，玉米芯粉末活性炭與高錳酸鹽、混凝劑協(xié)同使用，解決傳統(tǒng)無機(jī)混凝劑存在絮體松散、沉降速度慢、殘留金屬離子引發(fā)二次污染，以及活性炭吸附效果差等問題，使用玉米芯做活性炭，吸附效果好，污染物去除率高，同時(shí)還解決農(nóng)業(yè)廢物處理問題，實(shí)現(xiàn)廢物再利用。本發(fā)明另一目的在于提供一種活性炭組合物的制備方法，工藝簡(jiǎn)單，條件易調(diào)控，綠色環(huán)保。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
3、一種活性炭組合物，包括以下組分：玉米芯活性炭5-30份，高錳酸鹽2-20份，聚硅酸鐵混凝劑1-6份，無機(jī)混凝劑0.5-13份。
4、作為優(yōu)選的，所述活性炭組合物，包括以下組分：玉米芯活性炭10-20份，高錳酸鹽5-10份，聚硅酸鐵混凝劑1.5-2份，無機(jī)混凝劑1-5份。
5、作為優(yōu)選的，所述高錳酸鹽為高錳酸鉀、高錳酸鈉中的至少一種。
6、高錳酸鹽是一種強(qiáng)氧化劑，能夠氧化水中的有機(jī)污染物，破壞其化學(xué)結(jié)構(gòu)，將大分子有機(jī)物氧化為小分子，使其更易于被活性炭吸附和后續(xù)生物降解，從而提高廢水的可生化性。高錳酸鹽與活性炭聯(lián)用，通過氧化-吸附協(xié)同作用，進(jìn)一步提高對(duì)有機(jī)物的去除效果。
7、作為優(yōu)選的，無機(jī)混凝劑為硫酸鋁、聚合硫酸鋁、聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵中的至少一種。
8、無機(jī)混凝劑(如聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵)常用于污水處理中的固液分離過程。它們通過電中和、吸附架橋和網(wǎng)捕作用，能夠有效去除水中的懸浮物和膠體顆粒，提高污水的可生化性。在預(yù)處理階段，混凝劑可以去除大部分懸浮固體和部分有機(jī)物，減輕后續(xù)處理工藝的負(fù)擔(dān)。聚硅酸鐵作為一種無機(jī)混凝劑，用于絮凝污水中的懸浮物和膠體顆粒，促進(jìn)污染物的沉淀。無機(jī)混凝劑能夠進(jìn)一步增強(qiáng)混凝效果，去除污水中的懸浮固體和部分有機(jī)物。
9、作為優(yōu)選的，所述聚硅酸鐵混凝劑和無機(jī)混凝劑的質(zhì)量比為(1：1)-(2：1)。
10、作為優(yōu)選的，所述玉米芯比表面積為2000m2/g以上，微孔占比大于70％，中孔占比15-28％。
11、本發(fā)明還采用另一技術(shù)方案：
12、一種活性炭組合物的制備方法，包括以下步驟：
13、s1：將玉米芯清洗干凈，去除雜質(zhì)后烘干，粉碎至粒徑75-95μm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27.9％的磷酸溶液混合，均勻攪拌，置于75-80℃烘箱中烘干15小時(shí)；將烘干后的樣品放入馬弗爐中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，升溫，保持2小時(shí)；降至室溫后，用水洗滌至中性，烘干得到玉米芯粉末活性炭；
14、s2：將玉米芯活性炭粉末加入水中，加入高錳酸鹽，攪拌均勻，再加入混凝劑溶液，充分?jǐn)嚢琛?/p>
15、作為優(yōu)選的，所述s1中，玉米芯與磷酸按質(zhì)量比1:6混合，升溫速率為4-5℃/min，升溫至600-820℃。
16、玉米芯是一種農(nóng)業(yè)廢棄物，通過化學(xué)活化法(如磷酸或硫酸活化)能夠進(jìn)一步開發(fā)炭化產(chǎn)物的孔隙結(jié)構(gòu)，提高其吸附性能。研究表明，玉米芯活性炭對(duì)廢水中的重金屬(如cr(ⅵ))和有機(jī)物(如苯胺)具有良好的吸附效果。
17、作為優(yōu)選的，所述s1中，攪拌速度為100-120rpm，s2中攪拌速度為200-250rpm，攪拌時(shí)間為5-8min。
18、高錳酸鹽對(duì)污水進(jìn)行氧化處理，破壞有機(jī)污染物的結(jié)構(gòu)，同時(shí)提高水體的氧化還原電位。
19、加入混凝劑，通過絮凝作用去除水中的懸浮物和部分有機(jī)物，降低后續(xù)處理的負(fù)荷。利用玉米芯活性炭對(duì)氧化和絮凝后的水體進(jìn)行深度吸附處理，去除殘留的有機(jī)物、重金屬和異味。
20、一種活性炭組合物的應(yīng)用，應(yīng)用于污水處理過程中，添加量為30-100mg/l。
21、因此，本發(fā)明具有以下有益效果：(1)以玉米芯為活性炭原料，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物的高值化利用，降低原料成本。采用磷酸活化結(jié)合氮?dú)獗Ｗo(hù)高溫炭化(600-820℃)，形成豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，提高比表面積與吸附容量；微孔主導(dǎo)的結(jié)構(gòu)增強(qiáng)對(duì)小分子污染物的截留，中孔占比合理保障膠體顆粒和部分大分子污染物的吸附，拓寬應(yīng)用范圍。(2)聚硅酸鐵與無機(jī)混凝劑的復(fù)配減少單一混凝劑用量，降低鋁/鐵離子殘留；高錳酸鹽氧化后生成的二氧化錳可被活性炭吸附，避免錳離子溶出，確保出水安全。(3)氧化、吸附、混凝過程一體化完成，避免傳統(tǒng)工藝中分步投加的設(shè)備復(fù)雜性和能耗問題。
1.一種活性炭組合物，其特征在于，包括以下組分：玉米芯活性炭5-30份，高錳酸鹽2-20份，聚硅酸鐵混凝劑1-6份，無機(jī)混凝劑0.5-13份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活性炭組合物，其特征在于，包括以下組分：玉米芯活性炭10-20份，高錳酸鹽5-10份，聚硅酸鐵混凝劑1.5-2份，無機(jī)混凝劑1-5份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的活性炭組合物，其特征在于，所述高錳酸鹽為高錳酸鉀、高錳酸鈉中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的活性炭組合物，其特征在于，所述無機(jī)混凝劑為硫酸鋁、聚合硫酸鋁、聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活性炭組合物，其特征在于，所述聚硅酸鐵混凝劑和無機(jī)混凝劑的質(zhì)量比為(1：1)-(2：1)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活性炭組合物，其特征在于，所述玉米芯比表面積為2000m2/g以上，微孔占比大于70％，中孔占比15-28％。
7.一種活性炭組合物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的活性炭組合物的制備方法，其特征在于，所述s1中，玉米芯與磷酸按質(zhì)量比1：6混合，升溫速率為4-5℃/min，升溫至600-820℃。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的活性炭組合物的制備方法，其特征在于，所述s1中，攪拌速度為100-120rpm，s2中攪拌速度為200-250rpm，攪拌時(shí)間為5-8min。
10.一種活性炭組合物的應(yīng)用，其特征在于，應(yīng)用于污水處理過程中，添加量為30-100mg/l。