CN104857921B - 一种醋酸活化污泥制备多孔钛酸钙吸附剂的方法 - Google Patents
一种醋酸活化污泥制备多孔钛酸钙吸附剂的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104857921B CN104857921B CN201510134213.8A CN201510134213A CN104857921B CN 104857921 B CN104857921 B CN 104857921B CN 201510134213 A CN201510134213 A CN 201510134213A CN 104857921 B CN104857921 B CN 104857921B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- acetic acid
- sludge
- activated sludge
- acid activated
- conditions
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
Abstract
一种醋酸活化污泥制备多孔钛酸钙吸附剂的方法，包括如下工艺步骤：取适量污泥，制成泥浆，置于捣碎匀浆机内，将冰醋酸加入泥浆中，捣碎匀浆30‑60min，超声波振荡处理20‑60min，密闭，在50℃‑60℃条件下保温浸渍12‑24h，得到均质醋酸活化污泥浆，在持续搅拌条件下，将钛酸四丁酯缓慢滴加入醋酸活化污泥浆中，继续搅拌20‑30min，得到含钛污泥胶，取碱土金属化合物加入含钛污泥胶中，搅拌均匀，加热至85‑95℃保温搅拌反应、蒸发，最后于105℃条件下烘干，制成钛‑碱土金属‑污泥干凝胶，将钛‑碱土金属‑污泥干凝胶于650‑950℃条件下，空气氛围中煅烧5‑6h，即得。本发明直接利用污泥，以价格更低的四氯化钛提供钛源，制备一种低成本的、高性能的多孔钛酸盐类重金属吸附材料。
Description
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，涉及城市生活污水处理厂剩余污泥的利用和水处理材料的制备，特别涉及一种醋酸活化污泥制备多孔钛酸钙吸附剂的方法。
背景技术
随着城镇化的发展，城市人口激增，城市生活污水排放量越来越大，这些生活污水可生化性好，各市都兴建了以生化法为基础的污水处理厂，实现了污水的达标排放。但是污水处理厂处理污水过程中，会产生大量的剩余污泥，这些污泥含水率高(75％～99％)，有机物含量高，易腐烂。污泥中含有寄生虫卵、病原微生物等致病生物和重金属，以及多氯联苯、二噁英等难降解有毒有害物质，如不妥善处理，易造成二次污染。
污泥的处理一直是水处理行业的难题，目前，对于剩余污泥的处理方法主要有土地利用、卫生填埋和焚烧等方法。这些方法成本高，存在着环境安全隐患。污泥中除水分外，含有大量的有机物，这些有机物以生物残体为主，富含蛋白质，其中的很多成分都是宝贵的资源。因而，积极探讨污泥的综合利用方法，变废为宝，是污泥处置的最好出路。
多孔钛酸盐是一类稳定的高性能重金属吸附剂，一般都采用溶胶-凝胶模板法合成(张东，王敏，谭玉玲，化学学报，2010年，16期，p1641-1648；DongZhang，Chun-liZhang，PinZhou，JournalofHazardousMaterials，2011年，186卷2-3期，p971–977)。该方法分别以钛酸四丁酯和碱土金属盐为钛和碱土金属源，以柠檬酸、醋酸和醇类试剂为络合剂和分散剂，以醇类试剂为分散剂，再加入致孔剂或模板材料，通过溶胶-凝胶技术得到钛酸盐凝胶前驱体，经高温煅烧得到多孔钛酸盐吸附剂。该方法最大的问题在于所用的试剂昂贵，合成的多孔钛酸盐成本很高，这限制了多孔钛酸盐吸附剂在实际中的应用。
发明内容
本发明的目的，是提供一种醋酸活化污泥制备多孔钛酸钙吸附剂的方法，本方法生产工艺简单，成本低，同时解决了污泥的污染问题。
采用的技术方案是：
一种醋酸活化污泥制备多孔钛酸钙吸附剂的方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：
(1)、取适量污泥，调整污泥的含水率为85-92％，制成泥浆，置于捣碎匀浆机内，按泥浆与冰醋酸质量比为1:0.4-0.8取冰醋酸，将冰醋酸加入泥浆中，以≥5000r/min搅拌速度，捣碎匀浆30-60min，超声波振荡处理20-60min，密闭，在50℃-60℃条件下保温浸渍12-24h，得到均质醋酸活化污泥浆，备用；
(2)、按醋酸活化污泥浆与钛酸四丁酯质量比为1:0.8–1.5取钛酸四丁酯，在持续搅拌条件下，将钛酸四丁酯缓慢滴加入步骤(1)中得到的醋酸活化污泥浆中，滴完后，继续搅拌20-30min，得到含钛污泥胶，备用；
(3)、按钙和钛的摩尔比为1:1称取碳酸钙，加入到步骤(2)中制得的含钛污泥胶中，搅拌均匀，加热至85-95℃保温搅拌反应、蒸发，最后于105℃条件下烘干，制成钛-钙-污泥干凝胶，备用；
(4)、将步骤(3)中制备的钛-钙-污泥干凝胶于650-950℃条件下，空气氛围中煅烧5-6h，即得。
上述步骤(1)中超声波振荡处理时超声波频率40KHz，超声功率100W-500W。
上述的碳酸钙的粒径≤25微米。
为了处理和利用污泥，同时降低多孔钛酸钙吸附剂的合成成本，以机械捣碎、超声振荡和醋酸对污泥中的生物残体的细胞破壁、对蛋白质、纤维素等有机成分进行改性活化、得到醋酸改性污泥，并用于多孔钛酸钙吸附剂的制备。
本发明的优点在于：
本发明直接利用污泥，降低多孔纳米钛酸钙吸附剂的合成成本，制备一种低成本的、高性能的重金属吸附材料，本发明制造工艺简单、操作方便，使用原料成本较低，适于广泛应用，同时对污泥进行了处理，解决了污泥对环境污染的问题，变废为宝，具有较好的经济效益和社会效益。附图说明
图1为实施例1中多孔钛酸钙1的扫描电镜照片。
图2为实施例1中多孔钛酸钙1的XRD谱。具体实施方式
实施例1
一种醋酸活化污泥制备多孔钛酸钙吸附剂的方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：
取1000g污泥，调整含水率为85％，置于捣碎匀浆机内，加入800g冰醋酸，以5000r/min搅拌速度，捣碎匀浆30min，取出，置于180W的40KHz超声波振荡器内振荡60min，密闭，在50℃条件下保温浸渍24h，得到均质醋酸活化污泥浆；称取1000g醋酸活化污泥浆，在持续搅拌条件下，逐滴加入800g钛酸四丁酯，滴加完后，继续搅拌30min，再加入238g石灰石粉，搅拌均匀，加热至90℃保温搅拌反应30min，蒸干水分后于105℃条件下干燥，制成钛-钙-污泥干凝胶，置于箱式电炉中，于750℃条件下，空气氛围中煅烧6h，得到多孔钛酸钙1；
上述石灰石粉含碳酸钙99％，粒径25微米。
实施例2
一种醋酸活化污泥制备多孔钛酸钙吸附剂的方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：
取1000g新排放的剩余污泥，加入200mL水，调整含水率为87.5％，置于捣碎匀浆机内，加入700g冰醋酸，以5000r/min搅拌速度，捣碎匀浆30min，取出，置于500W的40KHz超声波振荡器内振荡60min，密闭，在60℃条件下保温浸渍22h，得到均质醋酸活化污泥浆；称取1000g醋酸活化污泥浆，在持续搅拌条件下，逐滴加入900g钛酸四丁酯，滴加完后，继续搅拌30min，再加入268g石灰石粉，搅拌均匀，加热至90℃保温搅拌反应30min，蒸干水分后于105℃条件下干燥，制成钛-钙-污泥干凝胶，置于箱式电炉中，于650℃条件下，空气氛围中煅烧6h，得到多孔钛酸钙2；
上述石灰石粉含碳酸钙99％，粒径25微米。
实施例3
一种醋酸活化污泥制备多孔钛酸钙吸附剂的方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：
取1000g新排放的剩余污泥，加入400mL水，调整含水率为89.3％，置于捣碎匀浆机内，加入600g冰醋酸，以5000r/min搅拌速度，捣碎匀浆30min，取出，置于300W的40KHz超声波振荡器内振荡30min，密闭，在55℃条件下保温浸渍20h，得到均质醋酸活化污泥浆；称取1000g醋酸活化污泥浆，在持续搅拌条件下，逐滴加入1000g钛酸四丁酯，滴加完后，继续搅拌30min，再加入298g石灰石粉，搅拌均匀，加热至90℃保温搅拌反应30min，蒸干水分后于105℃条件下干燥，制成钛-钙-污泥干凝胶，置于箱式电炉中，于750℃条件下，空气氛围中煅烧6h，得到多孔钛酸钙3；
上述石灰石粉含碳酸钙99％，粒径25微米。
实施例4
一种醋酸活化污泥制备多孔钛酸钙吸附剂的方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：
取1000g新排放的剩余污泥，加500mL水，调整含水率为90％，置于捣碎匀浆机内，加入500g冰醋酸，以5000r/min搅拌速度，捣碎匀浆30min，取出，置于100W的40KHz超声波振荡器内振荡50min，密闭，在50℃条件下保温浸渍18h，得到均质醋酸活化污泥浆；称取1000g醋酸活化污泥浆，在持续搅拌条件下，逐滴加入1200g钛酸四丁酯，滴加完后，继续搅拌30min，再加入356g石灰石粉，搅拌均匀，加热至90℃保温搅拌反应30min，蒸干水分后于105℃条件下干燥，制成钛-钙-污泥干凝胶，置于箱式电炉中，于750℃条件下，空气氛围中煅烧6h，得到多孔钛酸钙4；
上述石灰石粉含碳酸钙99％，粒径25微米。
实施例5
一种醋酸活化污泥制备多孔钛酸钙吸附剂的方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：
取1000g新排放的剩余污泥，加入700mL水，调整含水率为91.18％，置于捣碎匀浆机内，加入800g冰醋酸，以5000r/min搅拌速度，捣碎匀浆30min，取出，置于300W的40KHz超声波振荡器内振荡50min，密闭，在60℃条件下保温浸渍15h，得到均质醋酸活化污泥浆；称取1000g醋酸活化污泥浆，在持续搅拌条件下，逐滴加入1000g钛酸四丁酯，滴加完后，继续搅拌30min，再加入295g碳酸钙粉，搅拌均匀，加热至90℃保温搅拌反应30min，蒸干水分后于105℃条件下干燥，制成钛-钙-污泥干凝胶，置于箱式电炉中，于750℃条件下，空气氛围中煅烧6h，得到多孔钛酸钙5。
多孔钛酸盐对铅的吸附性能
为了考察实施例1-5中得到的多孔钛酸钙对重金属的吸附性能，取含25mg铅的标准溶液，于150mL刻度已校准的具塞锥形瓶中，调溶液的pH值到5，用水定容至50mL刻度，加入0.1g的多孔钛酸钙吸附剂，置于振荡器上，以200r/min速度，振荡吸附20min，离心分离，用原子吸收测上清液中重金属铅的含量，按公式(1)计算去除率。结果见表1.
式中：η为铅的去除率(％)；C0为初始浓度(mg/L)；Ce为平衡浓度(mg/L)。
表1实施例1-5中制备的多孔钛酸钙对铅的去除性能
材料的再生性能
取吸附后的多孔钛酸钙，水洗3次，分别加入1mol/L的硝酸溶液10mL，于振荡器上振荡洗脱5min，离心，用原子吸收测定上清液中(或稀释后测定)的铅离子的含量，计算洗脱回收量和回收率。结果见表2：
表2：洗脱回收情况
| 吸附总量(mg) | 洗脱回收量(mg) | 回收率(％) | |
| 多孔钛酸钙1 | 25 | 24.11 | 96.44 |
| 多孔钛酸钙2 | 25 | 23.96 | 95.84 |
| 多孔钛酸钙3 | 25 | 24.02 | 96.08 |
| 多孔钛酸钙4 | 25 | 24.87 | 99.48 |
| 多孔钛酸钙5 | 25 | 25.32 | 101.28 |
洗脱后，多孔钛酸钙水洗至中性后可以重复使用。
Claims (3)
1.一种醋酸活化污泥制备多孔钛酸钙吸附剂的方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：
(1）取适量的污泥，调整污泥的含水率为85-92％，制成泥浆，置于捣碎匀浆机内，按泥浆和冰醋酸质量比为1:0.4-0.8 取冰醋酸，将冰醋酸加入泥浆中，以≥5000r/min搅拌速度，捣碎匀浆30-60min，超声波振荡处理20-60min，密闭，于50-60℃条件下保温浸渍12-24h，得到均质醋酸活化污泥浆，备用；
(2)、按醋酸活化污泥浆与钛酸四丁酯质量比为 1:0.8–1.5 取钛酸四丁酯，在持续搅拌条件下，将钛酸四丁酯缓慢滴加入步骤 (1) 中得到的醋酸活化污泥浆中，滴完后，继续搅拌 20-30min，得到含钛污泥胶，备用；
（3）按钙和钛的摩尔比为1:1 称取碳酸钙，加入到步骤(2) 中制得的含钛污泥胶中，搅拌均匀，加热至85-95℃保温搅拌反应、蒸发，最后于105℃条件下烘干，制成钛-钙- 污泥干凝胶，备用；
（4）、将步骤(3) 中制备的钛- 钙- 污泥干凝胶于650-950℃条件下，空气氛围中煅烧5-6h，即得。
2.根据权利要求 1 所述的一种醋酸活化污泥制备多孔钛酸钙吸附剂的方法，其特征在于：所述步骤 (1) 中超声波振荡处理时超声波频率 40KHz，超声功率 100W-500W。
3.根据权利要求 1 所述的一种醋酸活化污泥制备多孔钛酸钙吸附剂的方法，其特征在所述碳酸钙的粒径≤ 25 微米。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510134213.8A CN104857921B (zh) | 2015-03-26 | 2015-03-26 | 一种醋酸活化污泥制备多孔钛酸钙吸附剂的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510134213.8A CN104857921B (zh) | 2015-03-26 | 2015-03-26 | 一种醋酸活化污泥制备多孔钛酸钙吸附剂的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104857921A CN104857921A (zh) | 2015-08-26 |
| CN104857921B true CN104857921B (zh) | 2018-04-10 |
Family
ID=53904345
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510134213.8A Expired - Fee Related CN104857921B (zh) | 2015-03-26 | 2015-03-26 | 一种醋酸活化污泥制备多孔钛酸钙吸附剂的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104857921B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105967720A (zh) * | 2016-05-05 | 2016-09-28 | 陕西科技大学 | 一种BaTiO3多孔材料的制备方法 |
| CN105817201A (zh) * | 2016-05-20 | 2016-08-03 | 张能力 | 一种醋酸活化污泥基吸附剂的制备方法 |
| CN106943835B (zh) * | 2017-02-28 | 2020-12-01 | 沈阳理工大学 | 一种利用污泥和畜禽粪便制备空气净化材料和复合肥的方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102430382A (zh) * | 2011-09-23 | 2012-05-02 | 沈阳理工大学 | 一种多孔钛酸钙重金属吸附剂的制备方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2764212B1 (fr) * | 1997-06-04 | 1999-10-22 | China Petrochemical Corp | Catalyseur a base d'alliage amorphe contenant du phosphore, son procede de preparation et son utilisation |
| CN101591132A (zh) * | 2009-06-30 | 2009-12-02 | 惠州市奥美特环境科技有限公司 | 一种城市污泥脱水方法 |
| CN103406091B (zh) * | 2013-07-22 | 2015-04-08 | 沈阳理工大学 | 一种(甲基)丙烯酸生产废水制备钛酸盐吸附剂的方法 |
-
2015
- 2015-03-26 CN CN201510134213.8A patent/CN104857921B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102430382A (zh) * | 2011-09-23 | 2012-05-02 | 沈阳理工大学 | 一种多孔钛酸钙重金属吸附剂的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104857921A (zh) | 2015-08-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ai et al. | Catalytic pyrolysis coupling to enhanced dewatering of waste activated sludge using KMnO4Fe (II) conditioning for preparing multi-functional material to treat groundwater containing combined pollutants | |
| CN105776785B (zh) | 一种对于非规范处置污泥的稀释调理固化处理方法 | |
| CN107983300A (zh) | 二氧化锰修饰的生物炭复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN104857914A (zh) | 一种改性鸡粪制备纳米钛酸盐吸附剂的方法 | |
| Zhao et al. | Tetracycline adsorption mechanisms by NaOH-modified biochar derived from waste Auricularia auricula dregs | |
| CN101913676B (zh) | 利用铁盐改性蛋壳去除水中磷的方法 | |
| CN103406093B (zh) | 一种雪硅钙石/hap 复合污水重金属处理材料及其制备方法 | |
| CN104857921B (zh) | 一种醋酸活化污泥制备多孔钛酸钙吸附剂的方法 | |
| CN103449796A (zh) | 一种污泥蒸压砖及其制备方法 | |
| Yang et al. | Enhanced removal of Cu (II) ions from aqueous solution by poorly crystalline hydroxyapatite nanoparticles | |
| CN106390940A (zh) | 改性生物质炭及其制备方法与应用 | |
| CN105080511B (zh) | 一种玉米秸秆纤维素黄原酸镁盐的制备方法及应用 | |
| CN106082255B (zh) | 一种利用水厂污泥高效制备人造沸石的方法及其应用 | |
| Halim et al. | Removal of ammoniacal nitrogen and COD from semi-aerobic landfill leachate using low-cost activated carbon? zeolite composite adsorbent | |
| CN108786723A (zh) | 利用活化蒙脱石生物炭复合材料去除水体中雌激素的方法 | |
| CN104857924B (zh) | 一种氢氧化钠辅助处理污泥制备纳米钛酸盐吸附剂的方法 | |
| CN107043242A (zh) | 一种利用污泥和牛粪制备多孔陶瓷复合材料和泡沫液方法 | |
| CN104843729A (zh) | 一种常温常压下制备沸石的工艺方法及其应用 | |
| CN105013430A (zh) | 一种利用氧化钙熟化改性污泥制备多孔钛酸钙的方法 | |
| CN104857915B (zh) | 一种利用污泥制备多孔钛酸盐吸附剂的方法 | |
| CN107774291A (zh) | 一种用于高效降解甲硝唑废水的球状氮掺杂硫化锌光催化剂的制备方法 | |
| CN113893841A (zh) | 用于压电催化降解水中微量有机污染物的钛酸钡纳米材料及其制备和应用 | |
| CN104998602A (zh) | 一种利用氧化钙处理牛粪制备纳米钛酸钙吸附剂的方法 | |
| Li et al. | Sorption of Se (IV) from aqueous solution by wheat bran-hydroxyapatite (HA) composite | |
| CN105693065B (zh) | 一种城市污泥深度脱水的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Liu Zhijiang Inventor after: Zhang Dong Inventor after: Zhang Luyao Inventor after: Wang Min Inventor before: Zhang Dong Inventor before: Zhang Luyao Inventor before: Wang Min |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180410 Termination date: 20200326 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |