CN115337922A - 基于活性污泥生物质燃料灰渣的陶粒催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于活性污泥生物质燃料灰渣的陶粒催化剂及其制备方法和应用，原料组分包括：活性污泥生物质燃料灰渣50‑80份、膨润土8‑30份、铝矾土5‑20份，稀土金属盐0.1‑5份；其制备方法包括：将原料混合造粒得到陶粒生料；烘干后于还原气氛中400‑600℃预热15‑30min，再升温至1100‑1200℃煅烧。本发明以生物质燃料灰渣为原料，通过灰渣和辅料的合理配比，掺杂稀土金属盐增加其比表面积从而增强其活性，并在还原气氛下热处理激活金属活性组分，实现活性污泥生物质燃料灰渣的资源化利用，同时该陶粒催化剂能够用于催化臭氧氧化污水中有机污染物，催化效果显著提升。
Description
技术领域
本发明涉及固废资源化与环境催化交叉的领域，具体涉及一种基于活性污泥生物质燃料灰渣的陶粒催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
生物质固体废物，例如秸秆、竹木废料、锯末、活性污泥，被视为可再生资源，其资源化利用越来越受到重视，从中回收能源就是重要的资源化利用方向。利用这些生物质固体废物制备的燃料，归属于生物质燃料，得到大力的推广使用，如文献[可再生能源,2019,37(02):159-165]报道的活性污泥混合木屑制备生物质燃料。然而生物质燃料燃烧后的灰渣问题也日益凸显。生物质燃料灰渣的主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O，还含有少量MnO2、TiO2、Na2O以及未燃碳和少量有机物。
生物质燃料灰渣的处理方式包括用于土壤改良剂、建筑材料和吸附剂等。但是常规的灰渣处理方式均存在一定的弊端，生物质燃料灰渣用于土壤改良剂时，需要长期地监测以及关注微量重金属元素的风险。生物质燃料灰渣作为建筑材料时，其添加含量受到混凝土的性能(比如强度)指标的限制。由于生物质燃料灰渣与传统陶粒的主要成分相似，这使得生物质燃料灰渣代替粘土作为原料制备陶粒成为可能，这种方式能充分利用生物质燃料灰渣中的粘土矿物和活性组分。
陶粒作为一种广泛应用的人造介孔材料，具有BET比表面积大、密度低、孔隙率高、质量轻、微孔结构发达、机械强度高等优点，经常作为过滤材料和载体应用于水和污水处理领域。传统陶粒的主要原料为页岩、粘土和粉煤灰，而活性污泥生物质燃料灰渣的主要成分和传统陶粒的主要原料成分相近，较高含量的硅铝氧化物使得生物质燃料灰渣具有高稳定性，因此具有制备成陶粒的前提，从而达到资源化利用的目的。
陶粒作为吸附剂、过滤材料和催化剂载体应用于污水处理领域[文献Sci TotalEnviron,2019,688:994-1004和Sep Purif Technol,2012,94:9-15]。催化臭氧氧化技术是一种实用的、有前景的高级氧化技术，核心在于催化剂激发臭氧分解并形成自由基链式反应，自由基高效降解和矿化水与污水中的有机污染物，从而达到处理污水的目的。催化剂的性能依赖于比表面积及活性组分，如何提高催化剂的活性和吸附性至关重要。
发明内容
本发明针对生物质燃料燃烧后的灰渣处理问题，特别是活性污泥的生物质燃料灰渣，提供一种活性污泥生物质燃料灰渣陶粒催化剂的制备方法，该方法能够将含有活性组分的活性污泥生物质燃料灰渣作为主要原料制备成廉价、高效的陶粒催化剂，实现活性污泥生物质燃料灰渣的资源化利用，同时该陶粒催化剂能够用于催化臭氧氧化污水中有机污染物，且催化效果优异。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于活性污泥生物质燃料灰渣的陶粒催化剂的制备方法，所述活性污泥生物质燃料灰渣陶粒催化剂的原料组分按照质量份数包括：活性污泥生物质燃料灰渣50-80份、膨润土8-30份、铝矾土5-20份，稀土金属盐0.1-5份；
其制备方法包括：将活性污泥生物质燃料灰渣、膨润土、铝矾土和稀土金属盐混合造粒，得到陶粒生料；陶粒生料烘干后于还原气氛中400-600℃预热15-30min，再升温至1100-1200℃煅烧，得到所述陶粒催化剂。
活性污泥生物质燃料灰渣中含有催化臭氧氧化的活性组分，但是要制备出高催化性能的催化剂，还需要优化工艺配方提高其比表面积和催化活性。本发明以生物质燃料灰渣为原料，通过灰渣和辅料的合理配比、掺杂稀土金属盐，添加铝矾土作为铝源以提高其强度，添加膨润土增强其粘结性，掺杂稀土金属盐增加其催化活性，并在还原气氛下热处理激活金属活性组分，进一步提高催化剂的活性和吸附性，制得的陶粒催化剂具有比传统陶粒更大的比表面积、显著增强的催化臭氧氧化效率。
煅烧气氛影响陶粒中氧化物的价态。以铁氧化物为例，当气氛为氧化气氛时，陶粒中的铁以高价铁的形式存在，使陶粒呈红色；当为还原气氛或惰性气氛下，陶粒中的氧化铁被还原成低价铁(FeO或Fe3O4)。在氧化气氛中的Fe2O3不会降低耐火度，而在还原气氛中可成为一种有利的助熔剂，这是因为在还原气氛下，高价态的氧化物会与碳反应放出二氧化碳(CO2)和一氧化碳(CO)，同时高价的氧化物还原成低价态，催化剂中存在的多价态氧化物在反应过程中发生电子传递，更多的氧空位意味着更多的反应位点，更利于催化氧化反应的产生。因此本发明采用还原气氛下对陶粒进行煅烧，并利用还原气氛激活金属活性组分，最终通过配比和煅烧工艺的优化，获得物理性能和催化效果更佳的陶粒催化剂。
在陶粒的烧制过程中设置预热阶段，目的是对陶粒生料球的内部进行一段升温过渡，避免在后期煅烧过程中由于内外温差过大而发生炸裂。与此同时，这一过渡阶段的温度范围可使一部分有机物分解，进而降低坯料的烧失量。预热阶段，陶粒性能的影响因子是预热时间和预热温度。
预热温度是影响陶粒能否顺利膨胀的重要因素。在预热阶段，陶粒坯料中部分碳在缺氧条件下进行碳化分解，为后期高温条件下氧化物发生还原反应生成气体提供了还原性气氛的物质基础，有助于增长陶粒的膨胀性能。同时也脱去坯体内部的残留的结晶水，避免在快速升温时突然发生爆裂的现象，破坏陶粒内部结构。同时，预热时间也是设计过程中的重要一环，如果预热时间过长，坯料内部有机物分解过多，后期煅烧过程中留有的发气物质减少同时能量消耗大、成本增大，不利于生产；相反，预热时间过短将会导致料球内结晶水未脱去，温差过大，导致结构突然破裂变形。优选地，预热温度为400-500℃，预热时间为15-25min，进一步优选20min，预热时，优选升温速度为5-10℃/min。
煅烧温度的高低同样对陶粒性会产生直接显著的影响：如果煅烧温度过高，陶粒中生成的结构强度物质较多，但是如果内部气体释放较多，压力过大后逸出，从而坯体孔结构遭到破坏，膨胀性能较差，直接导致陶粒的堆积密度增大；相反，如果煅烧温度过低，坯料生成的结构强度物质较少，导致孔隙孔壁间强度薄弱，直接导致陶粒筒压强度降低。与此同时，煅烧时间是陶粒制备的另一个重要参数，它控制着坯料的反应进行程度。如果煅烧时间过短，坯料反应不充分，会导致煅烧阶段结构强度物质过少或者气体放出不足从而影响陶粒的宏观性能；相反，如果煅烧时间过长，坯料内部生成过多气体，气体压力过大将会发生孔结构连通以及小孔变大孔的情况，从而影响陶粒内部孔隙结构，最终影响获得优质陶粒。优选地，煅烧温度为1100-1150℃，煅烧时间为10-20min，进一步优选15min，煅烧时，优选升温速度为5-10℃/min。
优选地，原料组分在混合制备陶粒生料之前均磨成200目以下，利于混合均匀，也利于陶粒的制备。
优选地，所述活性污泥生物质燃料灰渣陶粒包括原料组分：活性污泥生物质燃料灰渣60-70份、膨润土15-25份、铝矾土5-10份，稀土金属盐0.5-5份。降低灰渣的量，可提高陶粒的物理性能，稀土金属盐含量越高，越有利于提高陶粒的比表面积和催化剂性能。
所述稀土金属盐来自镧系金属盐。
研究发现，稀土金属盐的加入可以有效提高催化剂的比表面积和活性组分分散性，使得活性组分的分散性明显提高；同时稀土元素的引入可以有效调节催化剂的表面酸碱度和酸性中心，从而可以有效提高催化剂的催化性能。
优选地，所述稀土金属盐包括镧盐、铈盐或钕盐中一种或多种；
进一步优选地，所述稀土金属盐为硝酸铈、硫酸铈、醋酸铈、硝酸镧、硫酸镧、醋酸镧、硝酸钕、硫酸钕、醋酸钕中一种或多种。
陶粒生料的粒径为3-8mm；陶粒生料在100-110℃下烘干1-3h。
陶粒生料的具体制备过程：先将各原料混合均匀，加水调制成塑性泥浆状，然后采用机械造粒机制备成陶粒生料。
本发明中还原气氛包括一氧化碳、氢气等气体氛围。
所述活性污泥生物质燃料灰渣包括来自电厂、热电厂或工业锅炉燃烧活性污泥为主的生物质燃料产生的灰渣，其主要成分SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3、K2O、MgO、TiO2、Na2O和MnO2。其中SiO2、Fe2O3及碱性氧化物含量符合制备陶粒的标准，为提高陶粒的强度需额外添加铝源和膨润土增强其强度和粘结性，为提高催化活性掺杂少量稀土金属盐。
根据所述的制备方法制得的基于活性污泥生物质燃料灰渣的陶粒催化剂，其特征在于，所述陶粒催化剂的比表面积为3-5m2/g。采用上述方法制备得到的陶粒粒径均匀，是一种具有较强吸附能力的多孔状材料，拥有较大的比表面积，优秀的机械稳定性使其抗水力磨损，还原气氛使得原料中含有低价态的过渡族金属氧化物，赋予了陶粒较高的催化臭氧氧化活性。可根据需要调节陶粒的孔隙率、孔径、外形尺寸。
本发明还提供所述的基于活性污泥生物质燃料灰渣的陶粒催化剂在催化臭氧氧化处理城镇生活污水或工业废水中的应用。该催化剂既能够消纳了灰渣固废，实现活性污泥生物质燃料灰渣的资源化利用，又能够应用于污水处理，催化臭氧氧化处理污水，且相较于商用陶粒的COD去除效率提高至少3倍，效果显著。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明中污泥灰渣的质量百分比达50％-80％，利用率高，大大解决了活性污泥生物质燃料灰渣的出路问题。
(2)本发明制备的陶粒在还原气氛下激活金属活性组分，由于含有高的活性位点和氧空位，对催化臭氧氧化降解有机污染物的效率具有较好的促进作用，能为污水处理提供一种新的陶粒催化剂生产方法，具有很好的环保价值。
(3)本发明制备方法简单，易于大规模工业化应用，而且陶粒的制备拓展了活性污泥生物质燃料灰渣制备高附加值产品的利用途径，同时也为相关陶粒催化剂的生产提供了新的原料和工艺，具有较好的经济和环境效益。
附图说明
图1为本发明基于活性污泥生物质燃料灰渣的陶粒催化剂制备工艺流程示意图。
图2为实施例1制备的陶粒催化剂的结构示意图。
图3为实施例3制备的陶粒催化剂实物图。
图4为生物质灰渣、实施例3和对比例2中陶粒XPS光谱图，(a)Fe2p；(b)Ti2p；(c)Mn2p。
图5为实施例3和对比例1陶粒的SEM图，(a)实施例3、(b)对比例1。
图6为应用例中催化臭氧氧化实验装置示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本领域技术人员在理解本发明的技术方案基础上进行修改或等同替换，而未脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围内。
以下具体实施方式中所采用的活性污泥生物质燃料灰渣采自浙江省建德市某污泥制备生物质燃料的企业，膨润土和铝矾土购自佳能环保材料公司，稀土金属盐购自阿拉丁。
实施例1
本发明提出的活性污泥生物质燃料灰渣陶粒的制备流程可参考图1。
取活性污泥生物质燃料灰渣(SBA)500g，膨润土300g，铝矾土150g，醋酸镧40g，醋酸铈10g，均磨成200目以下的粉末后加入适量的水，将上述原材料粉末通过机械造粒机将其制成直径3～5mm的球形陶粒生料，晾干；然后将陶粒生料置于105℃烘箱中烘干2h，自然冷却至室温后放入马弗炉中，烧制成型得到活性污泥生物质燃料灰渣陶粒1，煅烧条件为：在还原气氛下从室温以5℃/min的速度升温到500℃，然后预热20min，再以10℃/min的速度升温到1150℃，煅烧15min，自然冷却至室温，得到陶粒催化剂，陶粒的结构示意图如图2所示，陶粒内部存在丰富的孔隙结构，且其表面分布大量的金属活性组分，可作为反应活性位点，有利于催化反应的进行。
实施例2
取活性污泥生物质燃料灰渣600g，膨润土250g，铝矾土100g，醋酸镧40g，醋酸铈10g，均磨成200目以下的粉末后加入适量的水，将上述原材料粉末通过机械造粒机将其制成直径3～8mm的球形陶粒生料，晾干；然后将陶粒生料置于105℃烘箱中烘干2h，待冷却至室温后放入马弗炉中，烧制成型得到活性污泥生物质燃料灰渣陶粒2，煅烧条件为：在还原气氛下从室温以5℃/min的速度升温到500℃，然后预热20min，再以10℃/min的速度升温到1150℃，煅烧15min，然后自然冷却至室温，得到陶粒催化剂。
实施例3
取活性污泥生物质燃料灰渣700g，膨润土200g，铝矾土50g，醋酸镧40g，醋酸铈10g，均磨成200目以下的粉末后加入适量的水，将上述原材料粉末通过机械造粒机将其制成直径3～8mm的球形陶粒生料，晾干；然后将陶粒生料置于105℃烘箱中烘干2h，待冷却至室温后放入马弗炉中，烧制成型得到活性污泥生物质燃料灰渣陶粒2，煅烧条件为：在还原气氛下从室温以5℃/min的速度升温到500℃，然后预热20min，再以10℃/min的速度升温到1150℃，煅烧15min，然后自然冷却至室温，得到陶粒催化剂，实物图如图3所示。
实施例4
取活性污泥生物质燃料灰渣800g，膨润土100g，铝矾土50g，醋酸镧40g，醋酸铈10g，均磨成200目以下的粉末后加入适量的水，将上述原材料粉末通过机械造粒机将其制成直径4～7mm的球形陶粒生料，晾干；然后将陶粒生料置于105℃烘箱中烘干2h，待冷却至室温后放入马弗炉中，烧制成型得到活性污泥生物质燃料灰渣陶粒3，煅烧条件为：在还原气氛下从室温以5℃/min的速度升温到500℃，然后预热20min，再以10℃/min的速度升温到1150℃，煅烧15min，然后自然冷却到室温，得到陶粒催化剂。
实施例5
取活性污泥生物质燃料灰渣700g，膨润土200g，铝矾土50g，醋酸镧40g，醋酸铈10g，均磨成200目以下的粉末后加入适量的水，将上述原材料粉末通过机械造粒机将其制成直径5～8mm的球形陶粒生料球，晾干；然后将陶粒生料球置于105℃烘箱中烘干2h，待冷却至室温后放入马弗炉中，烧制成型得到活性污泥生物质燃料灰渣陶粒4，煅烧条件为：在还原气氛下从室温以5℃/min的速度升温到400℃，然后预热20min，然后以10℃/min的速度升温到1100℃，煅烧15min，得到陶粒催化剂。
实施例6
取活性污泥生物质燃料灰渣700g，膨润土200g，铝矾土50g，醋酸镧40g，醋酸铈10g，均磨成200目以下的粉末后加入适量的水，将上述原材料粉末通过机械造粒机将其制成直径5～8mm的球形陶粒生料球，晾干；然后将陶粒生料球置于105℃烘箱中烘干2h，待冷却至室温后放入马弗炉中，烧制成型得到活性污泥生物质燃料灰渣陶粒4，煅烧条件为：在还原气氛下从室温以5℃/min的速度升温到600℃，然后预热20min，然后以10℃/min的速度升温到1200℃，煅烧15min，得到陶粒催化剂。
对比例1不含稀土金属盐
取活性污泥生物质燃料灰渣700g，膨润土200g，铝矾土100g，均磨成200目以下的粉末后加入适量的水，将上述原材料粉末通过机械造粒机将其制成直径3～8mm的球形陶粒生料，晾干；然后将陶粒生料置于105℃烘箱中烘干2h，待冷却至室温后放入马弗炉中，烧制成型得到活性污泥生物质燃料灰渣陶粒5，煅烧条件为：在还原气氛下从室温以5℃/min的速度升温到500℃，然后预热20min，再以10℃/min的速度升温到1150℃，煅烧15min，然后自然冷却至室温，得到陶粒催化剂。
对比例2氧化气氛
取活性污泥生物质燃料灰渣700g，膨润土200g，铝矾土50g，醋酸镧40g，醋酸铈10g，均磨成200目以下的粉末后加入适量的水，将上述原材料粉末通过机械造粒机将其制成直径5～8mm的球形陶粒生料球，晾干；然后将陶粒生料球置于105℃烘箱中烘干2h，待冷却至室温后放入马弗炉中，烧制成型得到活性污泥生物质燃料灰渣陶粒6，煅烧条件为：在氧化气氛下从室温以5℃/min的速度升温到500℃，然后预热20min，然后以10℃/min的速度升温到1100℃，煅烧15min，得到陶粒催化剂。
性能表征
对活性污泥生物质燃料灰渣原料、实施例3和对比例2制得的陶粒进行XPS测试，结果如图4所示，(a)Fe2p；(b)Ti2p；(c)Mn2p，由结果可知还原气氛中的几种金属氧化物以低价态氧化物形式存在，而在氧化气氛下煅烧得到的陶粒中的金属氧化物则以高价态氧化物为主。金属离子处于低价态时，意味着氧空位的含量更高，有利于催化氧化过程中电子的转移，因此很好的解释了在还原气氛下得到的陶粒具有更好的催化臭氧氧化草甘膦的效果。
对实施例3和对比例1陶粒的微观形貌进行观察，SEM结果如图5所示，(a)实施例3、(b)对比例1。由SEM图可知，稀土金属盐的添加使得陶粒的表面积增大，暴露出更多的活性位点。
应用例
对实施例1-6和对比例1-2制备的陶粒催化剂，以及从市面购得的江西萍乡某陶粒滤料公司的非生物质燃料灰渣制备的陶粒(商用陶粒)的比表面积、孔径和催化臭氧氧化处理污水的性能进行了对比测试。污水处理装置如图6所示，在室温下，反应器内填装72g的陶粒，通过蠕动泵向反应器内加入污水，该污水由城镇生活污水与草甘膦配制而成，草甘膦浓度为1mg/L，连续投加臭氧15mg/L，经过曝气头向反应器提供臭氧，水力停留时间为30min，各项指标如表1所示。
表1陶粒比表面积、孔径及其催化臭氧氧化处理污水的效果
注：污水处理效果以去除化学需氧量(COD)来计算。
由结果可知，实施例3制备的活性污泥生物质燃料灰渣陶粒具有最佳的催化氧化去除COD的效果(50％)和去除草甘膦的效果(83.3％)。此外所有实施例制备的活性污泥生物质燃料灰渣陶粒的催化性能在同等催化条件下要优于市面上购得的非生物质燃料灰渣陶粒的催化性能，同时也高于臭氧氧化的降解效果(10.7％)。这与本发明中采用的活性污泥生物质燃料灰渣、膨润土、铝矾土和稀土金属盐的原料配方、制备工艺过程，特别是还原气氛下的煅烧都息息相关，使得最终陶粒中含有较多的低价态金属活性组分和较高的比表面积。
实施例1-4比较，其原料配比不同，研究表明原料配比可以通过影响陶粒中硅铝组分和助融组分的组成从而影响陶粒的强度和表观密度等物理特性，在较优配比条件下能制备出性能更好的陶粒催化剂。
实施例3、5、6比较，其煅烧参数不同，研究表明在陶粒煅烧过程中煅烧温度和预热温度对陶粒的性能有较大影响，而预热时间和保温时间的影响相对较小。通过对比，实施例3的陶粒具有更高的比表面积和更好的COD去除率，说明在预热温度为500℃，预热20min，煅烧温度1150℃，煅烧15min，时能获得性能更好的陶粒。
而在对比例1中，在不添加稀土金属盐的情况下，可以明显看到陶粒的比表面积的降低，而在对比例2中，在氧化气氛中煅烧制备的陶粒的催化臭氧氧化效果也远不如实用例中的陶粒，推测可能是由于金属活性组分均以高价态形式存在。因此所制备的活性污泥生物质燃料灰渣陶粒不仅实现了固体废物资源化利用，还用于催化臭氧氧化处理污水，具备很好的应用前景。
对活性污泥生物质燃料灰渣原料、实施例3制得的陶粒和商用陶粒的成分进行分析，测试结果如表2所示。从表2可以看出灰渣原料中含量最高的为SiO2，占比37.5％，其次是Al2O3，占比7.4％，铁氧化物含量占比5.67％。据研究，铁氧化物在煅烧时能明显降低煅烧温度，同时高价态的铁氧化物或铁盐在还原时会有少量的气体产生，有利于陶粒空隙的产生。
另外灰渣中还含有一定量的Ca、K、Mg、Na等元素的氧化物。根据制备陶粒所需的原料化学组成范围SiO2:40％-78％；Al2O3:10％-25％；(Fe2O3+CaO+K2O+NaO+MgO):13％-26％，可知需要外加硅铝组分才能满足制备陶粒的标准。对比实施例3的陶粒，可知在实例3的配比下制备的陶粒成分含量满足陶粒制备的要求范围，且基本与商业陶粒成分相当。
表2原料、陶粒和商用陶粒的成分表
| 成分(％) | 活性污泥生物质燃料灰渣原料 | 实施例3的陶粒 | 商用陶粒 |
| SiO<sub>2</sub> | 37.5 | 44.2 | 43.5 |
| Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 7.4 | 16.1 | 19 |
| CaO | 8.16 | 7.56 | 7.81 |
| Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 5.67 | 5.49 | 5.53 |
| K<sub>2</sub>O | 2.93 | 2.69 | 2.67 |
| MgO | 2.21 | 2.1 | 2.32 |
| TiO<sub>2</sub> | 0.458 | 0.748 | 0.76 |
| Na<sub>2</sub>O | 0.384 | 0.908 | 0.85 |
| MnO<sub>2</sub> | 0.338 | 0.287 | 0.3 |
| 其他 | 0.87 | 0.2 | 0.749 |
Claims (10)
1.一种基于活性污泥生物质燃料灰渣的陶粒催化剂的制备方法，其特征在于，所述活性污泥生物质燃料灰渣陶粒催化剂的原料组分按照质量份数包括：活性污泥生物质燃料灰渣50-80份、膨润土8-30份、铝矾土5-20份，稀土金属盐0.1-5份；
其制备方法包括：将活性污泥生物质燃料灰渣、膨润土、铝矾土和稀土金属盐混合造粒，得到陶粒生料；陶粒生料烘干后于还原气氛中400-600℃预热15-30min，再升温至1100-1200℃煅烧，得到所述陶粒催化剂。
2.根据权利要求1所述的基于活性污泥生物质燃料灰渣的陶粒催化剂的制备方法，其特征在于，所述活性污泥生物质燃料灰渣陶粒包括原料组分：活性污泥生物质燃料灰渣60-70份、膨润土15-25份、铝矾土5-10份，稀土金属盐0.5-5份。
3.根据权利要求1所述的基于活性污泥生物质燃料灰渣的陶粒催化剂的制备方法，其特征在于，所述稀土金属盐来自镧系金属盐。
4.根据权利要求1所述的基于活性污泥生物质燃料灰渣的陶粒催化剂的制备方法，其特征在于，所述稀土金属盐来自包括镧盐、铈盐或钕盐中一种或多种。
5.根据权利要求1所述的基于活性污泥生物质燃料灰渣的陶粒催化剂的制备方法，其特征在于，所述稀土金属盐来自硝酸铈、硫酸铈、醋酸铈、硝酸镧、硫酸镧、醋酸镧、硝酸钕、硫酸钕、醋酸钕中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的基于活性污泥生物质燃料灰渣的陶粒催化剂的制备方法，其特征在于，陶粒生料的粒径为3-8mm；陶粒生料在100-110℃下烘干1-3h。
7.根据权利要求1所述的基于活性污泥生物质燃料灰渣的陶粒催化剂的制备方法，其特征在于，煅烧时间为10-20min。
8.根据权利要求1所述的基于活性污泥生物质燃料灰渣的陶粒催化剂的制备方法，其特征在于，所述活性污泥生物质燃料灰渣包括来自电厂、热电厂或工业锅炉燃烧活性污泥为主的生物质燃料产生的灰渣，包括化学成分SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3、K2O、MgO、TiO2、Na2O和MnO2。
9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的基于活性污泥生物质燃料灰渣的陶粒催化剂，其特征在于，所述陶粒催化剂的比表面积为3-5m2/g。
10.根据权利要求9所述的基于活性污泥生物质燃料灰渣的陶粒催化剂在催化臭氧氧化处理城镇生活污水或工业废水中的应用。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116693274A (zh) * | 2023-06-20 | 2023-09-05 | 江西唯美陶瓷有限公司 | 掺杂生物质灰渣白色釉面砖及其制备方法 |
| CN116947521A (zh) * | 2023-06-14 | 2023-10-27 | 辽宁省环保集团清源水务有限公司 | 一种利用电沉积污泥烧制的陶粒及烧制方法和应用 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102249730A (zh) * | 2011-06-03 | 2011-11-23 | 南京工业大学 | 一种利用化工污泥焚烧灰渣制备陶粒的方法 |
| CN105688917A (zh) * | 2016-02-24 | 2016-06-22 | 湖南永清环保研究院有限责任公司 | 一种多孔陶粒芬顿催化剂及其制备方法 |
| CN107129317A (zh) * | 2017-05-14 | 2017-09-05 | 江苏常大绿恒环境工程有限公司 | 一种憎水性轻质陶粒的制备方法 |
| CN110467429A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-11-19 | 上海市园林科学规划研究院 | 一种利用生物炭制备高吸附性陶粒的方法 |
| CN110975879A (zh) * | 2019-11-01 | 2020-04-10 | 广东卓信环境科技股份有限公司 | 一种掺杂金属型陶粒催化剂及其制备方法和应用 |
| CN111617787A (zh) * | 2020-05-15 | 2020-09-04 | 浙江省生态环境科学设计研究院 | 一种污泥炭基臭氧催化剂及其制备方法 |
| CN112624792A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-04-09 | 珠江水利委员会珠江水利科学研究院 | 基于植物处理污泥后的附产物陶粒及其制备方法和应用 |
| CN114605163A (zh) * | 2022-03-01 | 2022-06-10 | 同济大学 | 一种基于污泥焚烧灰渣的陶制颗粒及其制备方法与应用 |
| CN114643058A (zh) * | 2022-04-20 | 2022-06-21 | 清创人和生态工程技术有限公司 | 一种用于双氧水分解生成羟基自由基降解有机废水的三元纳米合金催化剂及其制备方法 |
| WO2022261919A1 (zh) * | 2021-06-18 | 2022-12-22 | 中建安装集团有限公司 | 一种微米型臭氧催化剂的制备方法和应用 |
-
2022
- 2022-08-01 CN CN202210916421.3A patent/CN115337922B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102249730A (zh) * | 2011-06-03 | 2011-11-23 | 南京工业大学 | 一种利用化工污泥焚烧灰渣制备陶粒的方法 |
| CN105688917A (zh) * | 2016-02-24 | 2016-06-22 | 湖南永清环保研究院有限责任公司 | 一种多孔陶粒芬顿催化剂及其制备方法 |
| CN107129317A (zh) * | 2017-05-14 | 2017-09-05 | 江苏常大绿恒环境工程有限公司 | 一种憎水性轻质陶粒的制备方法 |
| CN110467429A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-11-19 | 上海市园林科学规划研究院 | 一种利用生物炭制备高吸附性陶粒的方法 |
| CN110975879A (zh) * | 2019-11-01 | 2020-04-10 | 广东卓信环境科技股份有限公司 | 一种掺杂金属型陶粒催化剂及其制备方法和应用 |
| CN111617787A (zh) * | 2020-05-15 | 2020-09-04 | 浙江省生态环境科学设计研究院 | 一种污泥炭基臭氧催化剂及其制备方法 |
| CN112624792A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-04-09 | 珠江水利委员会珠江水利科学研究院 | 基于植物处理污泥后的附产物陶粒及其制备方法和应用 |
| WO2022261919A1 (zh) * | 2021-06-18 | 2022-12-22 | 中建安装集团有限公司 | 一种微米型臭氧催化剂的制备方法和应用 |
| CN114605163A (zh) * | 2022-03-01 | 2022-06-10 | 同济大学 | 一种基于污泥焚烧灰渣的陶制颗粒及其制备方法与应用 |
| CN114643058A (zh) * | 2022-04-20 | 2022-06-21 | 清创人和生态工程技术有限公司 | 一种用于双氧水分解生成羟基自由基降解有机废水的三元纳米合金催化剂及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 李超等: "污泥陶粒催化剂的制备及其对炼油废水深度处理的研究", 《现代化工》, vol. 39, no. 6 * |
| 李超等: "污泥陶粒催化剂的制备及其对炼油废水深度处理的研究", 现代化工, vol. 39, no. 6, pages 149 - 152 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116947521A (zh) * | 2023-06-14 | 2023-10-27 | 辽宁省环保集团清源水务有限公司 | 一种利用电沉积污泥烧制的陶粒及烧制方法和应用 |
| CN116693274A (zh) * | 2023-06-20 | 2023-09-05 | 江西唯美陶瓷有限公司 | 掺杂生物质灰渣白色釉面砖及其制备方法 |
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