CN102886247A - 利用氧化铝工业赤泥和污水处理污泥制备吸附剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用氧化铝工业赤泥和污水处理污泥制备吸附剂的方法，包括粉碎、混合、干燥、浸渍、热解和清洗工序。工艺条件：赤泥干粉末与脱水污泥重量比按1～5∶45～49，混合干燥后用浓度为2.5～4mol/L ZnCl2水溶液浸渍，浸渍固液比为1∶1～1∶3.5，热解控制升温速率为10℃/min，升温至350～600℃在氮气中热解30～120min，洗涤，干燥，得到以赤泥和污水处理污泥制备的吸附剂。本发明制备的吸附剂具有丰富的中孔、过渡孔，可广泛应用于去除废水中COD、大分子物质等，吸附性能优于未添加赤泥的污泥制备的吸附剂，为赤泥的资源化利用找到了新的途径，达到了“同时变多废为宝”和“以废治废”的目的，具有较好的经济效益、环境效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，涉及两种工业固体废弃物的资源化处置，具体是氧化铝工业赤泥和污水处理污泥制备吸附剂的方法。
背景技术
城市污泥是城市污水处理的必然产物，污水厂在净化污水的同时，也产生的污泥量约占污水总处理量的0.3～0.5%（含水率以97%计）的污泥。污泥中含有种类广泛的污染物，包括各种对生物有毒害作用的重金属，列入优先污染物名录的有机毒害物质，以及易腐性有机物、致病微生物和丰富的氮、磷等植物营养物质等。污泥中有机质含量为城市污水的10倍，污水厂脱水污泥饼中的致病微生物含量比城市生活垃圾高几个数量级，因此，城污水厂污泥是一类有巨大污染危害的废弃物。污水厂污泥直接使用会污染土壤、水体，危害农作物或通过食物链危害人体健康；排入水体中会污染水体，引起水质恶化；随意集中堆置会产生臭气，有害昆虫、致病微生物进入空气和水体中，严重影响堆置地附近的环境卫生状况；同时侵占土地资源，导致水体过度淤积等环境生态问题。
赤泥是氧化铝在生产过程中产生的废渣，化学成分极其复杂，其中含有碱及其他污染物。到目前为止，我国已经堆积大量的赤泥，并逐年增加，对于赤泥，国内外尚未有一个好的处理办法，大部分被用于筑坝堆存，很少进行资源化利用。大量的赤泥堆积给环境带来了较大的危害，例如赤泥的堆放不仅占用大量土地，耗费较多的堆场建设和维护费用，而且存在于赤泥中的碱向地下渗透，造成地下水体和土壤污染；裸露赤泥形成的粉尘随风飞扬，污染大气，对人类和动植物的生存造成负面影响，恶化生态环境等，同时还使赤泥中的许多可利用成分不能得到合理利用，造成了资源的二次浪费。
因此，研究安全、高效、经济的污泥和赤泥处理处置工艺，实现污泥和赤泥的减量化、资源化和无害化具有重要的理论和现实意义。
污水处理污泥中大部分物质是有机物，其中含有60～70%的粗蛋白质，25%左右的碳水化合物，而无机灰分仅占5%左右；另一方面，污水处理污泥含碳量较高，其组成可用分子式C5H7NO2表示，理论含碳量约为53%。因此，它具有被加工成含炭吸附剂的客观条件。
平果铝业公司所产赤泥中赤铁矿(α-Fe2O3)在赤泥物相中所占的比重较大。α-Fe2O3是良好的化学反应催化剂，可以氧化污水处理污泥中难以转化的各种有机物，促进积碳反应的发生。因此，污水处理污泥中添加赤泥制备污泥吸附剂，可以提高吸附剂的吸附性能。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种利用氧化铝工业赤泥和污水处理污泥制备吸附剂的方法，所制备的吸附剂可以替代商品活性炭去除COD、色度、浊度等，同时实现赤泥和污水处理污泥的资源化利用。
本发明技术方案是：
利用平果铝业公司氧化铝生产废渣赤泥中所含有的比重较大的α-Fe2O3的良好的化学反应催化性能，氧化污水处理污泥中的有机物，促使污水处理污泥中大部分有机物得以氧化分解，同时促进积碳反应的发生，从而制得比未添加赤泥制备的吸附剂的吸附性能好的吸附剂。
本发明这样实现的：
一种利用氧化铝工业赤泥和污水处理污泥制备吸附剂的方法，包括粉碎、混合、干燥、浸渍、热解和清洗工序，得到以赤泥和污水处理污泥制备的吸附剂，其主要工艺步骤为：
(1)粉碎：将赤泥投入干燥机第一次干燥，粉碎，得到赤泥粉末；
(2)混合：将脱水污泥加入混合机中，再将赤泥粉末加入，混合均匀得到混合料；
(3)干燥：将步骤(2)得到的混合料投入干燥机第二次干燥至含水率为10%以下，粉碎，过筛，保留粒径范围为0.75～1.5mm之间的混合料；
(4)浸渍：将ZnCl2水溶液加入浸渍槽中，搅拌，加入混合料，浸渍24h后过滤，第三次干燥至恒重，ZnCl2水溶液回收使用；
(5)热解：将步骤(4)得到的物料投入热解炉中，充氮热解，冷却；
(6)清洗：先用60～80℃的HCl水溶液，再用热去离子水清洗，直至清洗液的pH为6±4，过滤，第四次干燥，粉碎至粒径为200目以下，即得到吸附剂产品，HCl水溶液回收使用。
以上所述的干燥为热风干燥，控制热风温度100～105℃。
以上所述的赤泥粉末控制120～200目。
以上所述的混合是赤泥干粉末与脱水污泥重量比按1～5:45～49混合。
以上所述的浸渍固液比为1:1～1:3.5。
以上所述的ZnCl2水溶液浓度为2.5～4mol/L。
以上所述的热解控制升温速率为10℃/min，升温至350～600℃在氮气中热解30～120min。
以上所述的HCl水溶液浓度为9～11%。
附图说明
图1：本发明工艺流程示意图。
本发明相对于现有的技术具有以下优点：
1、利用平果铝业公司氧化铝生产废渣赤泥，赤泥干粉末与脱水污泥重量比按1～5:45～49为原料制备吸附剂，为吸附剂的制备找到了廉价易得的材料，可以缓解我国木材、能源短缺的矛盾。
2、本发明利用赤泥与脱水污泥制备的吸附剂具有丰富的中孔、过渡孔，吸附剂的碘吸附值达到416mg/g，可广泛应用于去除废水中COD、大分子物质等。
3、本发明制备的吸附剂吸附性能优于未添加赤泥的污泥制备的吸附剂，为高性能的污泥吸附剂的制备提供了新的技术途径。
4、本发明同时利用了污泥和赤泥两种固体废物制备吸附剂，实现了废物资源化利用，达到了“同时变多废为宝”和“以废治废”的目的，具有较好的经济效益、环境效益和社会效益。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的赤泥和污泥制备吸附剂的方法作进一步描述。
实施例1
将赤泥经105℃热风干燥，粉碎至140目以上；将赤泥粉末按50公斤加入480公斤含水率为75%的污水处理污泥中，混合均匀，经104℃热风干燥至含水率为10%以下，粉碎，过筛，保留粒径范围为0.9～1.2mm之间的配料；用浓度为3mol/L的ZnCl2溶液按固液比为1:2.5浸泡，24h后热风干燥至恒重，再以升温速率为10℃/min升温至500℃在氮气中热解30min，在氮气中冷却，而后用70℃的10%HCl溶液洗涤，再用热去离子水清洗，直至清洗液的pH为6.3，热风烘干，粉碎至粒径为180目以上，即得到污泥吸附剂。污泥吸附剂的碘吸附值为380mg/g。
实施例2
将赤泥经105℃热风干燥，粉碎至160目以上；将赤泥粉末按45公斤加入460公斤含水率为75%的污水处理污泥中，混合均匀，经102℃热风干燥至含水率为10%以下，粉碎，过筛，保留粒径范围为1.1～1.3mm之间的配料；用浓度为2.5mol/L的ZnCl2溶液按固液比为1:2浸泡，24h后热风干燥至恒重，再以升温速率为10℃/min升温至400℃在氮气中热解30min，在氮气中冷却，而后用60℃的9%HCl溶液洗涤，再用热去离子水清洗，直至清洗液的pH为6.1，热风烘干，粉碎至粒径为180目以上，即得到污泥吸附剂。污泥吸附剂的碘吸附值为354mg/g。
实施例3
将赤泥经105℃热风干燥，粉碎至200目以上；将赤泥粉末按30公斤加入470公斤含水率为75%的污水处理污泥中，混合均匀，经105℃热风干燥至含水率为9%以下，粉碎，过筛，保留粒径范围为0.8～1.0mm之间的配料；用浓度为4mol/L的ZnCl2溶液按固液比为1:2.5浸泡，24h后热风干燥至恒重，再以升温速率为10℃/min升温至600℃在氮气中热解80min，在氮气中冷却，而后用70℃的11%HCl溶液洗涤，再用热去离子水清洗，直至清洗液的pH为6.4，热风烘干，粉碎至粒径为200目以上，即得到污泥吸附剂。污泥吸附剂的碘吸附值为407mg/g。
实施例4
将赤泥经105℃热风干燥，粉碎至200目以上；将赤泥粉末按25公斤加入450公斤含水率为75%的污水处理污泥中，混合均匀，经103℃热风干燥至含水率为9%以下，粉碎，过筛，保留粒径范围为0.9～1.0mm之间的配料；用浓度为3.5mol/L的ZnCl2溶液按固液比为1:2.5浸泡，24h后热风干燥至恒重，再以升温速率为10℃/min升温至550℃在氮气中热解120min，在氮气中冷却，而后用80℃的10%HCl溶液洗涤，再用热去离子水清洗，直至清洗液的pH为6.4，热风烘干，粉碎至粒径为200目以上，即得到污泥吸附剂。污泥吸附剂的碘吸附值为416mg/g。
Claims (8)
1.一种利用氧化铝工业赤泥和污水处理污泥制备吸附剂的方法，其特征在于：包括粉碎、混合、干燥、浸渍、热解和清洗工序，得到以赤泥和污水处理污泥制备的吸附剂，其主要工艺步骤为：
(1)粉碎：将赤泥投入干燥机第一次干燥，粉碎，得到赤泥粉末；
(2)混合：将脱水污泥加入混合机中，再将赤泥粉末加入，混合均匀得到混合料；
(3)干燥：将步骤(2)得到的混合料投入干燥机第二次干燥至含水率为10%以下，粉碎，过筛，保留粒径范围为0.75～1.5mm之间的混合料；
(4)浸渍：将ZnCl2水溶液加入浸渍槽中，搅拌，加入混合料，浸渍24h后过滤，第三次干燥至恒重，ZnCl2水溶液回收使用；
(5)热解：将步骤(4)得到的物料投入热解炉中，充氮热解，冷却；
(6)清洗：先用60～80℃的HCl水溶液，再用热去离子水清洗，直至清洗液的pH为6±4，过滤，第四次干燥，粉碎至粒径为200目以下，即得到吸附剂产品，HCl水溶液回收使用。
2.根据权利要求1所述的利用氧化铝工业赤泥和污水处理污泥制备吸附剂的方法，其特征在于：所述的干燥为热风干燥，控制热风温度100～105℃。
3.根据权利要求1所述的利用氧化铝工业赤泥和污水处理污泥制备吸附剂的方法，其特征在于：所述的赤泥粉末控制120～200目。
4.根据权利要求1所述的利用氧化铝工业赤泥和污水处理污泥制备吸附剂的方法，其特征在于：所述的混合是赤泥干粉末与脱水污泥重量比按1～5:45～49混合。
5.根据权利要求1所述的利用氧化铝工业赤泥和污水处理污泥制备吸附剂的方法，其特征在于：所述的浸渍固液比为1:1～1:3.5。
6.根据权利要求1所述的利用氧化铝工业赤泥和污水处理污泥制备吸附剂的方法，其特征在于：所述的ZnCl2水溶液浓度为2.5～4mol/L。
7.根据权利要求1所述的利用氧化铝工业赤泥和污水处理污泥制备吸附剂的方法，其特征在于：所述的热解控制升温速率为10℃/min，升温至350～600℃在氮气中热解30～120min。
8.根据权利要求1所述的利用氧化铝工业赤泥和污水处理污泥制备吸附剂的方法，其特征在于：所述的HCl水溶液浓度为9～11%。
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