CN102671627B - 一种湖底污泥制备吸附材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种湖底污泥制备吸附材料的方法，该方法利用固体废弃物湖底污泥和粉煤灰作原料，添加甘蔗渣和红土，经过干燥、筛分、碳化、煅烧、干燥后制得吸附材料，本发明方法简单，易操作，适用范围广，经实验检测，该吸附剂能有效去除水体中的重金属、对于常用染料也具有优异的吸附性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种湖底泥制备吸附材料的方法，属于固体废物资源化技术领域。
背景技术
伴随着全球经济的快速发展，污水处理量高速增加，大量的污水排入湖泊中。湖泊污泥是湖泊清淤产生的固体废料，每年我国由此所产生的污泥量约为300万吨，且在不断增加。目前，清淤产生的污泥只要通过掩埋和堆放处理。由于污泥细小且寄生大量细菌，有些还含有重金属离子，例如异龙湖底泥中含有Cu、Cr、Zn、Pb及As。若不妥善处理和处置，将会造成二次污染。因此，人们一直在探索污泥资源化利用的技术。
申请号201010272412.2的发明公开了一种用污泥制备工业用炭的方法，相比于以往技术，它能使污泥中含水率显著降低，并有效去除湿污泥中的重金属；热解产物中重金属含量低，发热量较大，热值大于等于15000kJ/kg，是一种优质的工业用炭。用污泥制备工业用炭在一定程度上解决了污泥的处置问题，然而却存在着制备工艺繁琐、原料利用率不高，生产成本高等缺点。
申请号200910096906.7的发明公开了一种将剩余活性污泥制备成吸附剂的化学改性方法，包括将污泥清洗，烘干，过筛；将表面活性剂溶于水中配成表面活性剂水溶液，再投入过筛后的剩余活性污泥形成反应浆液，室温下搅拌反应，然后升温，到一定温度后在恒温条件下进行反应；反应后经过固液分离，水洗，恒温干燥，破碎，过筛，即得到改性后的活性污泥吸附剂。然而生产过程繁琐、吸附对象单一、且表面活性剂具有毒性等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种经济、环保、节能的湖底污泥制备吸附材料的方法，提高了污泥的利用率，有效去除湖底污泥的二次污染问题，并为湖底污泥的资源化利用开创了新方向。
本发明通过如下具体的工艺过程实现本发明目的：
（1）将重量百分比10-30%的粉煤灰、重量百分比15-40%的甘蔗渣、重量百分比5-10%的红土和重量百分比20-70%湖底污泥混合，搅拌均匀后，常温堆放干燥至混合物含水率低于40%，然后将混合物过50-400目筛，取筛下物，即得颗粒状湖泊污泥混合物；
（2）在混合物中加入硫酸，其中硫酸的添加量为混合物重量的２-３０%，混匀后，将此混合物放入隧道窑中于40-200℃下炭化0.5-10h，然后在50-300℃下真空煅烧0.5-15h，直至剩余浓硫酸反应完后真空干燥，过50-400目筛，取筛下物，冷却至室温，即得吸附材料。
本发明中硫酸为质量百分比浓度为20-98%的硫酸。
经实验检测，该多孔污泥吸附材料能有效去除湖泊水中的重金属离子，其吸附能力优于市售活性炭，并且对常用染料亚甲基蓝也同样具有优异的吸附性能。
本发明中粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。
本发明中红土来源于云南东川红土地中土壤。
通过本发明方法获得的吸附材料表面具有磺酸基团、羧基、羟基等含氧基团。
本发明与现有技术相比具有的优点如下：
1、制备方法简单，应用条件粗放，可适应较宽的温度范围的不同操作条件要求。
2、在污泥表面引入磺酸基团、羧基、羟基等含氧基团有机官能团，对提高污泥和粉煤灰资源化利用和经济价值具有积极的作用。
3、所选污泥中含有大量的浮游藻类残体及有机质，在制备过程中无需添加其它物质既能生成介孔，降低生产成本。
4、本发明方法制备得到的吸附剂对pd2+、Cd2+、Ni2+、Cu2+等重金属离子具有优异的吸附性能，能作为活性炭的替代品用于重金属离子的吸附处理。
5、能有效吸附水中有机染料。
附图说明
图1是本发明工艺流程示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容。
实施例1：湖底污泥制备吸附材料的方法，具体操作如下：
（1）将重量百分比12%的粉煤灰、重量百分比37%的甘蔗渣、重量百分比6%云南东川红土与重量百分比45%的云南异龙湖湖底污泥中混合，搅拌均匀后，常温堆放，每12小时测定一次含水率，至84小时后污泥混合物含水率下降至30%，过65目筛，得颗粒状湖泊污泥混合物；
（2）在混合物中加入混合物重量百分比10%的硫酸（硫酸质量百分比浓度为76%），混合均匀之后，将此混合物放入隧道窑中于80℃下炭化3h，将经过上述处理后的产物移入真空煅烧炉中于200℃下真空煅烧7h，直至剩余硫酸反应完全，真空干燥，过200目筛，取筛下物，将之放置于仓库内冷却至室温，即得到多孔污泥吸附材料。通过分析FT-IR谱图，验证该吸附材料表面有磺酸基团、羟基和羧基等含氧官能团的存在。经检测，所制备的吸附材料能有效吸附滇池水样中的重金属，用吸附剂处理后的水样重金属含量达到国家湖泊水样重金属含量一级标准，其对铜离子、镍离子等常见湖泊重金属的吸附能力分别为市售活性炭的1.2和1.27倍，并且其对亚甲基蓝的吸附能力达到活性炭的105%。
实施例2：湖底污泥制备吸附材料的方法，具体操作如下：
（1）将重量百分比30%的粉煤灰、重量百分比15%的甘蔗渣、重量百分比5%云南东川红土与重量百分比50%的云南异龙湖湖底污泥中混合，搅拌均匀后，常温堆放，每12小时测定一次含水率，至72小时后污泥混合物含水率下降至35%，过80目筛，得颗粒状湖泊污泥混合物；
（2）在混合物中加入混合物重量30%的硫酸（硫酸质量百分比浓度为20%），混合均匀之后，将此混合物放入隧道窑中于40℃下炭化10h，将经过上述处理后的产物移入真空煅烧炉中于150℃下真空煅烧5h，直至剩余浓硫酸反应完全，真空干燥，过50目筛，取筛下物，将之放置于仓库内冷却至室温，即得到多孔污泥吸附材料。通过分析FT-IR谱图，验证该吸附材料表面磺酸基团、羟基和羧基等含氧官能团的存在。经过检测，所制备的吸附材料能有效吸附滇池水样中的重金属，用吸附剂处理后的水样重金属含量达到国家湖泊水样重金属含量一级标准，其对铜离子、镍离子等吸附能力分别为市售活性炭的1.3和1.34倍，其对亚甲基蓝得吸附能力达到活性炭的110%。
实施例3：湖底污泥制备吸附材料的方法，具体操作如下：
（1）将重量百分比30%的粉煤灰、重量百分比40%的甘蔗渣、重量百分比10%云南东川红土与重量百分比20%的滇池湖底污泥中混合，搅拌均匀后，常温堆放，每12小时测定一次含水率，至108小时后污泥混合物含水率下降至25%，过400目筛，得颗粒状湖泊污泥混合物；
（2）在混合物中加入混合物重量2%的硫酸（硫酸质量百分比浓度为98%），混合均匀之后，将此混合物放入隧道窑中于150℃下炭化2h，将经过上述处理后的产物移入真空煅烧炉中于300℃下真空煅烧0.5h，直至剩余浓硫酸反应完全，真空干燥，过400目筛，取筛下物，将之放置于仓库内冷却至室温，即得到多孔污泥吸附材料。通过分析FT-IR谱图，验证该吸附材料表面磺酸基团、羟基和羧基等含氧官能团的存在。经过检测，所制备的吸附材料能有效吸附滇池水样中的重金属，用吸附剂处理后的水样重金属含量达到国家湖泊水样重金属含量一级标准，其对铜离子、镍离子等吸附能力分别为市售活性炭的1.13和1.4倍，其对亚甲基蓝得吸附能力达到活性炭的108%。
实施例4：湖底污泥制备吸附材料的方法，具体操作如下：
（1）将重量百分比10%的粉煤灰、重量百分比15%的甘蔗渣、重量百分比5%云南东川红土加入与重量百分比70%的滇池湖底污泥中混合，搅拌均匀后，常温堆放，每12小时测定一次含水率，至108小时后污泥混合物含水率下降至25%，过50目筛，得颗粒状湖泊污泥混合物；
（2）在混合物中加入混合物重量20%的硫酸（硫酸质量百分比浓度为69%），混合均匀之后，将此混合物放入隧道窑中于200℃下炭化0.5h，将经过上述处理后的产物移入真空煅烧炉中于50℃下真空煅烧15h，直至剩余浓硫酸反应完全，真空干燥，过300目筛，取筛下物，将之放置于仓库内冷却至室温，即得到多孔污泥吸附材料。通过分析FT-IR谱图，验证该吸附材料表面磺酸基团、羟基和羧基等含氧官能团的存在。经过检测，所制备的吸附材料能有效吸附滇池水样中的重金属，用吸附剂处理后的水样重金属含量达到国家湖泊水样重金属含量一级标准，其对铜离子、镍离子等吸附能力分别为市售活性炭的1.25和1.31倍，其对亚甲基蓝得吸附能力达到活性炭的106%。
Claims (2)
1.一种湖底污泥制备吸附材料的方法，其特征在于按如下步骤进行：
（1）将重量百分比10-30%的粉煤灰、重量百分比15-40%的甘蔗渣、重量百分比5-10%的红土和重量百分比20-70%的湖底污泥混合，搅拌均匀后，常温堆放干燥至混合物含水率低于40%，然后将混合物过50-400目筛，取筛下物，即得颗粒状湖泊污泥混合物；
（2）在混合物中加入硫酸，其中硫酸的添加量为混合物重量的２-３０%，混匀后，在40-200℃下炭化0.5-10h，然后在50-300℃下真空煅烧0.5-15h，反应完后真空干燥，过50-400目筛，取筛下物，冷却至室温，即得吸附材料；
其中所述红土来源于云南东川红土地中土壤。
2.根据权利要求1所述的湖底污泥制备吸附材料的方法，其特征在于：硫酸为质量百分比浓度为20-98%的硫酸。
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