專利名稱：一種以凈水污泥為原料制備除磷吸附劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水污染控制工程領(lǐng)域，具體涉及一種以凈水污泥為原料制備除磷吸附劑的方法。該方法制得的吸附劑可用于工業(yè)廢水的第三級(jí)處理，不僅大大降低排放水中的磷含量，而且能夠?qū)崿F(xiàn)資源的循環(huán)利用。
背景技術(shù)：
為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的對(duì)環(huán)境的保護(hù)意識(shí)及對(duì)自身生存環(huán)境的嚴(yán)格要求，必須對(duì)產(chǎn)生量越來(lái)越大的工業(yè)廢水進(jìn)行深度處理。磷是造成水體富營(yíng)養(yǎng)化及藻類過(guò)度繁殖的重要因素之一，因此必須嚴(yán)格控制排放到水體中的磷含量。
一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)水體中總磷濃度超過(guò)0. 02mg/L時(shí)，則認(rèn)為該水體處于富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，而當(dāng)總磷濃度超過(guò)0. 05mg/L時(shí)，適當(dāng)?shù)沫h(huán)境條件即可引起藻類及某些水生植物的過(guò)度生長(zhǎng)。目前，除磷的方法主要包括生物法、化學(xué)法及兩種方法的結(jié)合和吸附法，其中利用固體吸附劑的吸附法除磷具有經(jīng)濟(jì)、高效且吸附劑可重復(fù)利用的特點(diǎn)。凈水污泥是自來(lái)水廠生產(chǎn)自來(lái)水的過(guò)程中為了去除水中的懸浮物而使用了大量的混凝劑(鋁鹽或鐵鹽等)之后所形成的，由于大量混凝劑的投加而使混凝劑成為了凈水污泥的主要組成部分。由于自來(lái)水廠采用的原水通常以地表水為主，而地表水中的懸浮固體顆粒主要來(lái)自河水流動(dòng)過(guò)程中對(duì)土壤的侵蝕，因此自來(lái)水廠產(chǎn)生的凈水污泥具有土壤的一般特性。目前國(guó)內(nèi)對(duì)凈水污泥的研究尚處在初級(jí)階段，而國(guó)外對(duì)凈水污泥的研究比較早，凈水污泥在一些發(fā)達(dá)國(guó)家通常采取脫水后進(jìn)行資源化利用，比如利用脫水后的凈水污泥生產(chǎn)陶粒、水泥、建筑用磚等?，F(xiàn)在也出現(xiàn)了附加值更高的資源化利用新方法一制備吸附劑。國(guó)家在“十二五”規(guī)劃中已對(duì)自來(lái)水廠凈水污泥處理制定了明確目標(biāo)，提出在“十二五”期間解決60個(gè)中心城市自來(lái)水廠的污泥治理問(wèn)題。因此利用凈水污泥制備用于去除水中磷的吸附劑將成為凈水污泥資源化利用的重要途徑之一。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種以凈水污泥為原料制備除磷吸附劑的方法，該方法制得的吸附劑可用于工業(yè)廢水的第三級(jí)處理，不僅大大降低排放水中的磷含量，而且能夠?qū)崿F(xiàn)資源的循環(huán)利用。為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種以凈水污泥為原料制備除磷吸附劑的方法，包括以下步驟
(1)將自來(lái)水廠的凈水污泥脫水至含水率為60 65%左右，然后加入添加劑，加入比例按照與干污泥的重量比為1 1000，混合均勻后放置3小時(shí)；
(2)利用造粒機(jī)將污泥制成直徑1.5 2mm、長(zhǎng)度為2 3mm的顆粒后放入鼓風(fēng)干燥箱中，在105°C條件下干燥2小時(shí)后冷卻至40°C左右，得除磷吸附劑半成品；(3)配制濃度為0.1mol/L、溫度為40°C的硝酸鈰溶液，將步驟(2)中制得的溫度為40°C左右且干燥后的除磷吸附劑半成品放入配制好的硝酸鈰溶液中，使硝酸鈰對(duì)吸附劑半成品表面進(jìn)行改性，浸泡2小時(shí)后取出，干燥1小時(shí)；
(4)將步驟(3)中制得的吸附劑放入馬弗爐中，在400°C的溫度條件下煅燒4小時(shí)，冷卻至室溫得到除磷吸附劑產(chǎn)品。進(jìn)一步的，步驟(1)中所述添加劑為濃硫酸。進(jìn)一步的，步驟(1)中所述干污泥為完全脫水后的凈水污泥。進(jìn)一步的，步驟(3)中所述改性劑為硝酸鈰，濃度為0. lmol/L、浸泡改性時(shí)間為2小時(shí)，溫度為40°C。本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明中通過(guò)在凈水污泥中加入濃硫酸及采用硝酸鈰溶液對(duì)吸附劑表明進(jìn)行改性，大大提高了吸附劑對(duì)磷的吸附效果；本發(fā)明“以廢治廢”，實(shí)現(xiàn)了固體廢棄物的資源化利用。
此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中
圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中不同煅燒溫度對(duì)吸附劑比表面積影響的比較圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例2中，商品氧化鋁吸附劑與本發(fā)明隨運(yùn)行時(shí)間增加出水磷濃度變化的對(duì)比圖3為本發(fā)明實(shí)施例2中，商品氧化鋁吸附劑與本發(fā)明隨運(yùn)行時(shí)間增加出水磷去除率變化的對(duì)比圖4為本發(fā)明實(shí)施例3中，未經(jīng)硝酸鈰改性與經(jīng)過(guò)硝酸鈰改性的除磷吸附劑隨運(yùn)行時(shí)間增加出水磷濃度變化的對(duì)比圖5為本發(fā)明的實(shí)施例3中，未經(jīng)硝酸鈰改性與經(jīng)過(guò)硝酸鈰改性的除磷吸附劑隨運(yùn)行時(shí)間增加出水磷去除率變化的對(duì)比圖。
具體實(shí)施例方式下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例，來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。實(shí)施例1
參見圖1所示，一種以凈水污泥為原料制備除磷吸附劑的方法，包括以下步驟
(1)將自來(lái)水廠的凈水污泥脫水至含水率為60%后，稱取1OOOg該凈水污泥，加入0.4g濃硫酸混合均勻后放置3小時(shí)；
(2)然后放入鼓風(fēng)干燥箱中，在105°C條件下干燥2小時(shí)后冷卻至40°C左右；
(3)配制濃度為0.1mol/L、溫度為40°C的硝酸鈰溶液，將步驟(1)中干燥后的污泥放入配制好的硝酸鈰溶液中，使硝酸鈰對(duì)吸附劑半成品表面進(jìn)行改性，浸泡2小時(shí)后取出，干燥1小時(shí)；
(4)將步驟(3)中制得的吸附劑分成8份分別在不同的溫度條件下置于馬弗爐中進(jìn)行煅燒4小時(shí)，冷卻至室溫后將吸附劑研磨成大小為100目的顆粒，測(cè)定不同煅燒溫度下吸附劑的比表面積。
實(shí)施例2
參見圖2、3所示，一種以凈水污泥為原料制備除磷吸附劑的方法，包括以下步驟
(1)將自來(lái)水廠的凈水污泥脫水至含水率為60%后，稱取IOkg該凈水污泥，加入4g濃硫酸混合均勻后放置3小時(shí)；
(2)利用造粒機(jī)將污泥制成直徑1.5 2mm、長(zhǎng)度為2 3mm的顆粒后放入鼓風(fēng)干燥箱中，在105°C條件下干燥2小時(shí)后冷卻至40°C左右，得除磷吸附劑半成品；
(3)配制濃度為0.lmol/L、溫度為40°C的硝酸鈰溶液，將步驟(1)中制得的除磷吸附劑半成品放入配制好的硝酸鈰溶液中，使硝酸鈰對(duì)吸附劑半成品表面進(jìn)行改性，浸泡2小時(shí)后取出，干燥1小時(shí)；
(4)將步驟(3)中制得的吸附劑放入馬弗爐中，在400°C的溫度條件下煅燒4小時(shí)，冷卻至室溫得到除磷吸附劑產(chǎn)品；
(5)采用磷酸二氫鉀(分析純)配制含磷濃度為10mg/L的水樣；
(6)將步驟(4)中制備好的除磷吸附劑和商品氧化鋁吸附劑各IOOOg分別裝入兩根內(nèi)徑為8cm、高度為120cm的有機(jī)玻璃管吸附柱中，采用下部進(jìn)水，上部出水的方式通入步驟(5)中配制的含磷水樣；
(7)采用《鉬酸銨分光光度法》(GB11893-89)測(cè)量步驟(6)中吸附后出水中磷的濃度。實(shí)施例3
參見圖4、5所示，一種以凈水污泥為原料制備除磷吸附劑的方法，包括以下步驟
(1)將自來(lái)水廠的凈水污泥脫水至含水率為60%后，稱取IOkg該凈水污泥，加入4g濃硫酸混合均勻后放置3小時(shí)；
(2)利用造粒機(jī)將污泥制成直徑1.5 2mm、長(zhǎng)度為2 3mm的顆粒后放入鼓風(fēng)干燥箱中，在105°C條件下干燥2小時(shí)后冷卻至40°C左右，得除磷吸附劑半成品；
(3 )將步驟(2 )中制得的吸附劑放入馬弗爐中，在400 0C的溫度條件下煅燒4小時(shí)，冷卻至室溫得到除磷吸附劑產(chǎn)品；
(4)采用磷酸二氫鉀(分析純)配制含磷濃度為10mg/L的水樣；
(5)將步驟(3)中制備好的除磷吸附劑和商品氧化鋁吸附劑各IOOOg分別裝入兩根內(nèi)徑為8cm、高度為120cm的有機(jī)玻璃管吸附柱中，采用下部進(jìn)水，上部出水的方式通入步驟(4)中配制的含磷水樣；
(6)采用《鉬酸銨分光光度法》(GB11893-89)測(cè)量步驟(5)中吸附后出水中磷的濃度。進(jìn)一步的，從圖1可見，當(dāng)煅燒溫度為400°C時(shí)，所得吸附劑的比表面積最大。由于吸附劑比表面積的大小是影響吸附效果的重要因素之一，因此制備除磷吸附劑的煅燒溫度確定為400°C。進(jìn)一步的，從圖2和圖3可見，與商品氧化鋁吸附劑相比，利用凈水污泥制備的除磷吸附劑對(duì)磷的吸附去除效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于商品氧化鋁對(duì)磷的吸附去除效果。圖2中1# 商品氧化鋁吸附劑；2# 利用凈水污泥制備的除磷吸附劑(硝酸鈰改性);圖3中1# 商品氧化鋁吸附劑；2# 利用凈水污泥制備的除磷吸附劑(硝酸鈰改性)。進(jìn)一步的，從圖4和圖5可見，與未經(jīng)硝酸鈰改性的除磷吸附劑相比，利用經(jīng)硝酸鈰改性的除磷吸附劑對(duì)磷的吸附去除效果好于未經(jīng)硝酸鈰改性的除磷吸附劑對(duì)磷的吸附去除效果。圖4中1# 利用凈水污泥制備的除磷吸附劑(未經(jīng)硝酸鈰改性)；2# 利用凈水污泥制備的除磷吸附劑(硝酸鈰改性)；圖5中Is 利用凈水污泥制備的除磷吸附劑(未經(jīng)硝酸鈰改性)；2# 利用凈水污泥制備的除磷。 需要強(qiáng)調(diào)的是，上述設(shè)施例雖然對(duì)本發(fā)明作了比較詳細(xì)的說(shuō)明，但是這些說(shuō)明只是對(duì)本發(fā)明說(shuō)明性的，而不是對(duì)發(fā)明的限制，任何不超出本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神內(nèi)的發(fā)明創(chuàng)造，均落在本發(fā)明權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種以凈水污泥為原料制備除磷吸附劑的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將自來(lái)水廠的凈水污泥脫水至含水率為60 65%左右，然后加入添加劑，加入比例按照與干污泥的重量比為1 1000，混合均勻后放置3小時(shí)；(2)利用造粒機(jī)將污泥制成直徑1.5 2mm、長(zhǎng)度為2 3mm的顆粒后放入鼓風(fēng)干燥箱中，在105°C條件下干燥2小時(shí)后冷卻至40°C左右，得除磷吸附劑半成品；(3)配制濃度為0.lmol/L、溫度為40°C的硝酸鈰溶液，將步驟(2)中制得的溫度為40°C左右且干燥后的除磷吸附劑半成品放入配制好的硝酸鈰溶液中，使硝酸鈰對(duì)吸附劑半成品表面進(jìn)行改性，浸泡2小時(shí)后取出，干燥1小時(shí)；(4)將步驟(3)中制得的吸附劑放入馬弗爐中，在400 0C的溫度條件下煅燒4小時(shí)，冷卻至室溫得到除磷吸附劑產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以凈水污泥為原料制備除磷吸附劑的方法，其特征在于步驟(1)中所述添加劑為濃硫酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以凈水污泥為原料制備除磷吸附劑的方法，其特征在于步驟(1)中所述的干污泥為完全脫水后的凈水污泥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以凈水污泥為原料制備除磷吸附劑的方法，其特征在于步驟(3)中所述采用濃度為0. lmol/L、溫度為40°C的硝酸鈰溶液對(duì)吸附劑半成品進(jìn)行浸泡改性，浸泡時(shí)間為2小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以凈水污泥為原料制備除磷吸附劑的方法，包括將凈水污泥脫水至含水率在60～65%左右，然后加入一定量的濃硫酸混合均勻放置一定時(shí)間；將加濃硫酸后的脫水污泥利用造粒機(jī)制成直徑1.5～2mm、長(zhǎng)度為2～3mm的顆粒后放入鼓風(fēng)干燥箱中，在105℃條件下干燥2小時(shí)后冷卻至40℃左右；將溫度為40℃左右的干燥后的吸附劑半成品放入一定濃度的硝酸鈰溶液中浸泡2小時(shí)后取出，干燥1小時(shí)后放入馬弗爐中，在400℃的溫度條件下煅燒4小時(shí)，得到除磷吸附劑產(chǎn)品。本發(fā)明中通過(guò)在凈水污泥中加入濃硫酸及采用硝酸鈰溶液對(duì)吸附劑表面進(jìn)行改性，大大提高了吸附劑對(duì)磷的吸附效果；本發(fā)明“以廢治廢”，實(shí)現(xiàn)了固體廢棄物的資源化利用。
文檔編號(hào)B01J20/06GK102553515SQ20121001706
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月19日
發(fā)明者王東田 申請(qǐng)人:蘇州科技學(xué)院