專利名稱：一種污泥吸附劑的制備方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于固廢處理中污泥資源化處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種污泥吸附劑的制備方法 及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著近年對(duì)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)要求的提高以及污泥處理技術(shù)的發(fā)展，污泥作為有價(jià)值資源的觀點(diǎn) 已經(jīng)被廣泛接受，有關(guān)污泥資源化利用的途徑備受關(guān)注。污泥由于其含碳量高，在一定的條 件下可以通過(guò)物理活化或化學(xué)活化方法，制備成具有一定吸附能力的含炭吸附劑。通常情況 下物理活化方法的污染會(huì)比較小，但制備的含炭吸附劑的性能相對(duì)比較差，無(wú)論從比表面積、 孔徑分布、或者是孔體積分布，還是從其實(shí)際應(yīng)用的效果來(lái)衡量，都比不上化學(xué)活化的效果。 研究污泥制備吸附材料的國(guó)內(nèi)外學(xué)者比較多，但觀點(diǎn)并不一致，包括對(duì)活化藥劑的選擇、熱
解條件的控制、熱解主要影響參數(shù)等方面都存在差別。近年來(lái)，研究重點(diǎn)是含炭吸附劑制備 的中間過(guò)程與方法的改進(jìn)。比如對(duì)于氯化鋅、硫酸、磷酸和氫氧化鉀等活化藥劑的選取方面， 以及采用一次熱解、兩次熱解或微波熱解方法等方面。在利用吸附技術(shù)去除砷污染方面，近 幾十年來(lái)，世界范圍內(nèi)的許多學(xué)者都做出了不懈的努力，為砷污染治理提供了理論支撐和技 術(shù)支持。
迄今為止，國(guó)內(nèi)外均沒(méi)有關(guān)于利用碳酸氫鈉作為化學(xué)活化試劑制備污泥吸附劑以及將其 應(yīng)用于水相砷污染治理及去除的研究報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，產(chǎn)品的吸附性能良好的污泥吸附劑的 制備方法及其應(yīng)用。
本發(fā)明提出的污泥吸附劑的制備方法，具體步驟如下-
(1) 污泥第一次熱解
取城市污水處理廠的脫水污泥，風(fēng)干、研磨過(guò)篩(如60目篩)，將篩分后的干污泥置于管 式電阻爐內(nèi)，在保護(hù)氣體作用下，升溫至40(TC 60(TC,升溫時(shí)間為20min 120min'然后在 該溫度下熱解10min~60min，冷卻到室溫，得到污泥第一次熱解產(chǎn)品；
(2) 污泥第二次熱解
將步驟(l)所得污泥與活化劑混合，攪拌均勻，所得固體混合物置于管式電阻爐內(nèi)，在氮?dú)鈿夥障?，升溫?00°C-800°C，升溫時(shí)間為20min 120min，然后在該溫度下熱解10 min-120min，冷卻到室溫，得到污泥第二次熱解產(chǎn)品；碳酸氫鈉與污泥第一次熱解產(chǎn)品的質(zhì)
量比為0.1: 1~3: 1;
(3)熱解產(chǎn)品的洗滌干燥及活化劑的轉(zhuǎn)化回收
用水對(duì)步驟(2)所得污泥第二次熱解產(chǎn)品進(jìn)行洗滌，離心分離固相和液相，離心速率為 1000rpm 4000rpm，離心時(shí)間為10min-60min，液相為碳酸鈉溶液，通過(guò)加入堿性溶液轉(zhuǎn)化回 收；固相用0.1mol/L 3mol/L的酸液洗滌，除去殘留的碳酸鈉以及硫等雜質(zhì)，再用水洗滌至 洗滌液呈中性，干燥，即得所需產(chǎn)物，通過(guò)測(cè)定其碘吸附值來(lái)衡量吸附性能。
本發(fā)明中，步驟(l)中所述保護(hù)氣體為氮?dú)饣蛳∮袣怏w(如氬氣等)。
本發(fā)明中，步驟(2)中所述活化劑為碳酸氫鈉。
本發(fā)明中，步驟(3)中酸液洗滌中所述酸液為鹽酸或硫酸。
本發(fā)明中，步驟(3)中所述堿性溶液為氫氧化鈣。
利用本發(fā)明制備方法得到的污泥吸附劑可以用于廢水中砷的去除。具體步驟為稱取污 泥吸附劑，置于O.l mg/L~50.0 mg/L砷酸氫二鈉溶液中，調(diào)節(jié)溶液的pH為2~11 ，將溶液置 于臺(tái)式恒溫振蕩器上振蕩1~24小時(shí)，振蕩速率為60rpm 360rpm，測(cè)定清液中砷的濃度，得 到去除率。
本發(fā)明中，采用氫氧化鈉或鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH值。
本發(fā)明采用了價(jià)格低廉的碳酸氫鈉作為化學(xué)活化試劑來(lái)制備污泥吸附劑，結(jié)合吸附技術(shù) 用于砷污染的去除，實(shí)現(xiàn)了污泥的資源化利用，具有成本低廉、工藝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便以及環(huán) 保的優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明具體實(shí)施方式
。
實(shí)施例l:
(1) 取城市污水處理廠的脫水污泥，置于陰涼干燥處15天風(fēng)干、研磨后過(guò)60目篩，將 篩分后的干污泥置于管式電阻爐，在氮?dú)鈿夥罩薪?jīng)過(guò)30min的升溫時(shí)間'在50(TC下熱解30 min，然后冷卻到室溫，得到污泥第一次熱解產(chǎn)品。
(2) 將污泥第一次熱解產(chǎn)品與工業(yè)級(jí)固體碳酸氫鈉混合，碳酸氫鈉與污泥第一次熱解 產(chǎn)品的質(zhì)量比0.5:1，攪拌均勻。將上述固體混合物再次置于管式電阻爐，在氮?dú)鈿夥罩薪?jīng)過(guò) 30min的升溫時(shí)間，在800。C下熱解30min，冷卻到室溫，得到污泥第二次熱解產(chǎn)品。(3) 首先以水對(duì)污泥第二次熱解產(chǎn)品進(jìn)行洗滌，通過(guò)離心機(jī)離心分離固相和液相。離 心速率為3000rpm，離心時(shí)間為10min。液相主要為碳酸鈉溶液，通過(guò)加入氫氧化鈣轉(zhuǎn)化回 收；對(duì)于固相，第一步用0.5mol/L鹽酸對(duì)其進(jìn)行洗滌以除去殘留的碳酸鈉以及硫等雜質(zhì)，第 二部用水洗滌至洗滌液呈中性，最后在110 t:干燥，通過(guò)測(cè)定其碘吸附值來(lái)衡量吸附性能。 其碘值大于200mg/g。
(4) 稱取0.05 g上述方法制備的污泥吸附劑，置于10.0 mg/L砷酸氫二鈉溶液25 ml 中，以氫氧化鈉溶液和鹽酸溶液調(diào)節(jié)溶液的pH為4~9。將溶液置于臺(tái)式恒溫振蕩器上振蕩 24小時(shí)，振蕩速率為160rpm，砷的去除率在43%以上。
實(shí)施例2:
(1) 取城市污水處理廠的脫水污泥，置于陰涼干燥處15天風(fēng)干、研磨后過(guò)60目篩，將 篩分后的干污泥置于管式電阻爐，在氮?dú)鈿夥罩薪?jīng)過(guò)120min的升溫時(shí)間，在60(TC下熱解30 min，然后冷卻到室溫，得到污泥第一次熱解產(chǎn)品。
(2) 將污泥第一次熱解產(chǎn)品與工業(yè)級(jí)固體碳酸氫鈉混合，碳酸氫鈉與污泥第一次熱解 產(chǎn)品的質(zhì)量比1:1,攪拌均勻。將上述固體混合物再次置于管式電阻爐，在氮?dú)鈿夥罩薪?jīng)過(guò) 120min的升溫時(shí)間，在650 。C下熱解120min，冷卻到室溫，得到污泥第二次熱解產(chǎn)品。
(3) 首先以水對(duì)污泥第二次熱解產(chǎn)品進(jìn)行洗滌，通過(guò)離心機(jī)離心分離固相和液相。離 心速率為3000rpm，離心時(shí)間為10min。液相主要為碳酸鈉溶液，通過(guò)加入氫氧化鈣轉(zhuǎn)化回 收；對(duì)于固相，第一步用1.Omol/L鹽酸對(duì)其進(jìn)行洗滌以除去殘留的碳酸鈉以及硫等雜質(zhì)，第 二部用水洗滌至洗滌液呈中性，最后在102'C干燥，通過(guò)測(cè)定其碘吸附值來(lái)衡量吸附性能。 其碘值大于260mg/g。
(4) 稱取0.05 g上述方法制備的污泥吸附劑，置于1.0 mg/L砷酸氫二鈉溶液25ml中， 以氫氧化鈉溶液和鹽酸溶液調(diào)節(jié)溶液的pH為4~9。將溶液置于臺(tái)式恒溫振蕩器上振蕩24小 時(shí)，振蕩速率為160rpm，砷的去除率在87%以上。
權(quán)利要求
1、一種污泥吸附劑的制備方法，其特征在于具體步驟如下(1)污泥第一次熱解取城市污水處理廠的脫水污泥，風(fēng)干、研磨過(guò)篩，將篩分后的干污泥置于管式電阻爐內(nèi)，在保護(hù)氣體作用下，升溫至400℃～600℃，升溫時(shí)間為20min～120min，然后在該溫度下熱解10min～60min，冷卻到室溫，得到污泥第一次熱解產(chǎn)品；(2)污泥第二次熱解將步驟(1)所得污泥與活化劑混合，攪拌均勻，所得固體混合物置于管式電阻爐內(nèi)，在氮?dú)鈿夥障拢郎刂?00℃-800℃，升溫時(shí)間為20min～120min，然后在該溫度下熱解10min-120min，冷卻到室溫，得到污泥第二次熱解產(chǎn)品；活化劑與污泥第一次熱解產(chǎn)品的質(zhì)量比為0.1∶1～3∶1；(3)熱解產(chǎn)品的洗滌干燥及活化劑的轉(zhuǎn)化回收用水對(duì)步驟(2)所得污泥第二次熱解產(chǎn)品進(jìn)行洗滌，離心分離固相和液相，離心速率為1000rpm～4000rpm，離心時(shí)間為10min-60min，液相通過(guò)加入堿性溶液轉(zhuǎn)化回收；固相用0.1mol/L～3mol/L的酸液洗滌，除去殘留的碳酸鈉以及硫雜質(zhì)，再用水洗滌至洗滌液呈中性，干燥，即得所需產(chǎn)物，通過(guò)測(cè)定其碘吸附值衡量吸附性能。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥吸附劑的制備方法，其特征在于步驟(l)中所述保護(hù)氣體 為氮?dú)饣蛳∮袣怏w。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥吸附劑的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述活化劑為 碳酸氫鈉。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥吸附劑的制備方法，其特征在于步驟(3)中酸液洗滌中所 述酸液為鹽酸或硫酸。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥吸附劑的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述堿性溶液 為氫氧化鈣。
6、 一種如權(quán)利要求1所述制備方法得到的污泥吸附劑用于廢水中砷的去除，其特征在于 具體步驟為稱取污泥吸附劑，置于0.1mg/L~50.0mg/L砷酸氫二鈉溶液中，調(diào)節(jié)溶液的pH 為2~11，將溶液置于臺(tái)式恒溫振蕩器上振蕩1~24小時(shí)，振蕩速率為60rpm 360rpm，測(cè)定清液中砷的濃度，得到去除率。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于采用氫氧化鈉或鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH值。
全文摘要
本發(fā)明屬于固廢處理中污泥資源化處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種污泥吸附劑的制備方法及其應(yīng)用。工藝步驟如下首先在400℃-600℃下，在保護(hù)氣體氣氛中對(duì)干污泥進(jìn)行第一次熱解，然后在第一次污泥熱解產(chǎn)品中加入固體碳酸氫鈉混合均勻，碳酸氫鈉與污泥的質(zhì)量比范圍為0.1-3，再在400℃-800℃的氮?dú)夥罩袑?duì)固體混合物進(jìn)行第二次熱解，接著對(duì)第二次熱解的混合物分別用水、稀酸進(jìn)行洗滌并干燥，得到污泥吸附劑產(chǎn)品。將本吸附劑應(yīng)用于水中重金屬及五價(jià)砷的吸附去除，具有良好的效果。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了固體廢物污泥的資源化利用，且制得的產(chǎn)品適于受砷污染的水的治理，具有利用率高、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C02F1/28GK101559354SQ200910050238
公開(kāi)日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月29日
發(fā)明者仇雁翎, 華 張, 朱志良, 玲 李, 趙建夫, 玲 陳 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)