專利名稱：一種污泥基脫硫劑及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種以剩余污泥為原材料的去除二氧化硫氣體的脫硫劑及其制備方 法，屬于氣體凈化及脫硫劑制備領域，適用于中低溫下二氧化硫的去除。
背景技術：
隨著人口的增加和工業(yè)化的發(fā)展，大量污染物進入大氣環(huán)境，改變氣候，破環(huán)生 態(tài)，威脅人類生活和生產安全。我國能源消費以煤為主，大氣污染以煙塵和SO2最為嚴重， 二氧化硫排放總量已達每年2000多萬噸，研究和開發(fā)適合我國國情的實用型二氧化硫脫 除技術對治理環(huán)境污染具有重要意義。廢氣脫硫技術發(fā)展迅速，從30年代美國應用生石灰、石灰石漿料或雙堿液的吸收 齊U，60年代日本的石膏工藝，到70年代的活性炭、活性煤、活性氧化鋁、沸石、硅膠、氧化銅 以及氧化鎂、亞硫酸鈉等的干濕吸附，以至近年來應用離子交換樹脂等吸附SO2，都具有一 定的效果。脫硫方法可分為干法和濕法兩大類。濕法的缺點是流程復雜、設備腐蝕嚴重、投 資運行維護費用高和易造成二次污染等問題。干法是指脫硫過程和脫硫產物處理均在干態(tài) 下進行的脫硫工藝，優(yōu)點是無污水產生、脫硫產物處理容易、設備工藝簡單、操作容易、設備 腐蝕小、成本低等。干法脫硫最常用的是借助吸附劑吸附脫除煙道氣中的S02。工業(yè)上常用的脫硫吸附劑有活性炭、硅膠、分子篩、硅藻土、活性氧化鋁以及合成 沸石、天然沸石等，均存在著成本高、硫容低、機械強度不夠等問題。城市生活污水處理廠的剩余污泥主要由豐富的有機成分組成，通過一定的物理和 化學手段，可以將污泥轉化成低廉、高效、多孔含炭吸附材料，并添加其他工業(yè)廢物制作成 脫硫劑，充分利用有機污泥中的有機質成分，實現(xiàn)污泥的減量化、穩(wěn)定化和工業(yè)廢物的資源 化，以綜合利用廢物。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種適用于去除中低溫二氧化硫的以剩余污泥為原材料的 脫硫劑及其制備方法。本發(fā)明所提供的一種污泥基脫硫劑由活性組分、粘結劑和擴孔劑組成；脫硫劑中 活性組分所占的質量百分含量為60-80%，粘結劑所占的質量百分含量為12-20%，擴孔劑 所占的質量百分含量為8-20% ；所述的活性組分的組成及其質量百分含量為污泥活性炭 20-64%、高爐鐵渣10-48%、赤泥5-45%、生石灰8_47 %和經氫氧化鈉溶液浸泡后再烘干 的銅煙灰3-27%，所述的污泥活性炭由污泥顆粒與活化劑按質量比為1 2-3. 5制備的，所 述活化劑為氯化鋅、磷酸或氫氧化鉀中的一種，所述污泥優(yōu)選為生活污水的脫水污泥；所述 的粘結劑為粘土、水玻璃或聚合磷酸鈉的一種或兩種的混合物；所述的擴孔劑為淀粉、木質 素或羧甲基纖維素中的一種或兩種的混合物。本發(fā)明所提供的一種污泥基脫硫劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)將污泥干燥、研磨、過篩，保留粒徑范圍為1-2. 5mm的污泥顆粒；
2)將污泥顆粒與活化劑按質量比為1 2-3. 5混合后，于70-80°C加熱攪拌l_2h， 而后干燥至恒重，得到活化污泥顆粒；3)將活化污泥顆粒以15-20°c /min的升溫速率升溫至450_650°C保溫30_90mi η 后，在氮氣中冷卻，而后依次用鹽酸和70-80°C的蒸餾水洗滌，烘干，得到污泥活性炭；4)將赤泥在70-80°C下烘干5-8小時，冷卻，研磨、過篩，保留粒徑2. 5mm以下的顆粒；5)配制氫氧化鈉溶液的濃度為lmol/L，將銅煙灰與氫氧化鈉溶液按質量比1 10 混合，攪拌2h，然后在70-80°C下烘干1-3小時，冷卻，研磨、過篩，保留粒徑2. 5mm以下的顆 粒；6)污泥活性炭與高爐鐵渣、赤泥、生石灰和銅煙灰混合，得到活性組分，活性組 分中污泥活性炭、高爐鐵渣、赤泥、生石灰和銅煙灰所占的質量百分含量分別為20-64%、 10-48%,5-45%、8-47%和3_27% ；再將活性組分與粘結劑和擴孔劑分別按質量百分比為 60-80%、12-20%和8-20%混合均勻后，研磨至80目以下，加入去離子水混捏，擠壓成型， 自然風干、烘干，再于300-40(TC下焙燒3-5h，得到污泥基脫硫劑；步驟2)中所述的活化劑為氯化鋅、磷酸或氫氧化鉀中的一種；步驟6)中所述的 粘結劑為粘土、水玻璃或聚合磷酸鈉的一種或兩種的混合物；步驟6)中所述的擴孔劑為淀 粉、木質素或羧甲基纖維素中的一種或兩種的混合物。本發(fā)明的制備方法中，擠壓成型的形狀和大小可根據需要而定，既可是小球狀，也可是柱狀。本發(fā)明的優(yōu)點在于回收利用了污水處理廠的剩余污泥，將剩余污泥經活化生成了 活性炭，使廢棄污泥得到資源化，大大解決了剩余污泥的出路問題，并利用高爐鐵渣、赤泥、 銅煙灰等工業(yè)廢物作為原材料，避免使用昂貴的純活性組分物質，另外添加的粘結劑和擴 孔劑不僅提高了吸附劑的穩(wěn)定性而且同時使活性組分能夠發(fā)揮最大功效。因此，本吸附劑 具有凈化度好、吸附二氧化硫容量高、制備簡單和成本低的特點。本脫硫劑可廣泛應用于中 低溫下二氧化硫的脫除。以下結合具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明。
具體實施例方式下述實施例中所使用的污泥為污水處理廠二沉池的剩余污泥。實施例11)將污泥干燥、研磨、過篩，保留粒徑范圍為1-2. 5mm的污泥顆粒，將污泥顆粒與 活化劑氯化鋅按質量比為1 2. 5混合后，于75°C加熱攪拌2h，而后干燥至恒重，得到活化 污泥顆粒，將活化污泥顆粒以15°C /min的升溫速率升溫至450°C保溫90min后，在氮氣中 冷卻，而后依次用鹽酸和70°C的蒸餾水洗滌，烘干，得到污泥活性炭；2)將赤泥在70_80°C下烘干5_8小時，冷卻，研磨、過篩，保留粒徑2. 5mm以下的顆 粒；配制氫氧化鈉溶液的濃度為lmol/L，將銅煙灰與氫氧化鈉溶液按質量比1 10混合， 攪拌2h，然后在70-80°C下烘干1-3小時，冷卻，研磨、過蹄，保留粒徑2. 5mm以下的顆粒；將 污泥活性炭、高爐鐵渣、烘干并研磨后的赤泥、生石灰和經氫氧化鈉溶液浸泡烘干并研磨后 的銅煙灰分別按質量百分比64%、10%、9%、11%、6%混合，得到活性組分，再將活性組分與粘結劑粘土、水玻璃和擴孔劑淀粉、羧甲基纖維素分別按質量百分比為60%、10%、10% 和10%、10%混合均勻，研磨至80目以下后，加入去離子水捏合，擠條成型，自然風干，烘 干，在400°C溫度下焙燒4h而成。二氧化硫脫除反應條件為二氧化硫濃度5714mg/m3，反應空速ZOOOh—1、反應溫度 200°C，當出口氣體的二氧化硫濃度達到200mg/m3時，該脫硫劑的吸附容量為21. 30%。
實施例21)將污泥干燥、研磨、過篩，保留粒徑范圍為1-2. 5mm的污泥顆粒，將污泥顆粒與 活化劑氫氧化鉀按質量比為1 3混合后，于70°C加熱攪拌1.5h，而后干燥至恒重，得到活 化污泥顆粒，將活化污泥顆粒以15°C /min的升溫速率升溫至600°C保溫60min后，在氮氣 中冷卻，而后依次用鹽酸和80°C的蒸餾水洗滌，烘干，得到污泥活性炭；2)將赤泥在70_80°C下烘干5-8小時，冷卻，研磨、過篩，保留粒徑2. 5mm以下的顆 粒；配制氫氧化鈉溶液的濃度為lmol/L，將銅煙灰與氫氧化鈉溶液按質量比1 10混合， 攪拌2h，然后在70-80°C下烘干1-3小時，冷卻，研磨、過蹄，保留粒徑2. 5mm以下的顆粒；將 污泥活性炭、高爐鐵渣、烘干并研磨后的赤泥、生石灰和經氫氧化鈉溶液浸泡烘干并研磨后 的銅煙灰分別按質量百分比32%、48%、7%、8%、5%混合，得到活性組分，再將活性組分與 粘結劑聚合磷酸鈉和擴孔劑木質素、羧甲基纖維素分別按質量百分比為75%、15%和5%、 5%混合均勻，研磨至80目以下后，加入去離子水捏合，擠條成型，自然風干，烘干，在350°C 溫度下焙燒4. 5h而成。二氧化硫脫除反應條件為二氧化硫濃度2857mg/m3，反應空速βΟΟΟΙΓ1、反應溫度 250°C，當出口氣體的二氧化硫濃度達到200mg/m3時，該脫硫劑的吸附容量為18. 72%。實施例31)將污泥干燥、研磨、過篩，保留粒徑范圍為1-2. 5mm的污泥顆粒，將污泥顆粒與 活化劑氯化鋅按質量比為1 2混合后，于70°C加熱攪拌2h，而后干燥至恒重，得到活化污 泥顆粒，將活化污泥顆粒以20°C /min的升溫速率升溫至500°C保溫45min后，在氮氣中冷 卻，而后依次用鹽酸和75°C的蒸餾水洗滌，烘干，得到污泥活性炭；2)將赤泥在70-80°C下烘干5-8小時，冷卻，研磨、過篩，保留粒徑2. 5mm以下的顆 粒；配制氫氧化鈉溶液的濃度為lmol/L，將銅煙灰與氫氧化鈉溶液按質量比1 10混合， 攪拌2h，然后在70-80°C下烘干1-3小時，冷卻，研磨、過篩，保留粒徑2. 5mm以下的顆粒； 將污泥活性炭、高爐鐵渣、烘干并研磨后的赤泥、生石灰和經氫氧化鈉溶液浸泡烘干并研磨 后的銅煙灰分別按質量百分比27%、15%、45%、10%、3%混合，得到活性組分，再將活性組 分與粘結劑水玻璃、聚合磷酸鈉和擴孔劑羧甲基纖維素分別按質量百分比為70%、9%、9% 和12%混合均勻，研磨至80目以下后，加入去離子水捏合，擠條成型，自然風干，烘干，在 350°C溫度下焙燒3. 5h而成。二氧化硫脫除反應條件為二氧化硫濃度4286mg/m3，反應空速3500h_l、反應溫度 200°C，當出口氣體的二氧化硫濃度達到200mg/m3時，該脫硫劑的吸附容量為10. 58%。實施例41)將污泥干燥、研磨、過篩，保留粒徑范圍為1-2. 5mm的污泥顆粒，將污泥顆粒與 活化劑磷酸按質量比為1 2. 5混合后，于75°C加熱攪拌lh，而后干燥至恒重，得到活化污 泥顆粒，將活化污泥顆粒以20°C /min的升溫速率升溫至550°C保溫30min后，在氮氣中冷卻，而后依次用鹽酸和75°C的蒸餾水洗滌，烘干，得到污泥活性炭；2)將赤泥在70_80°C下烘干5-8小時，冷卻，研磨、過篩，保留粒徑2. 5mm以下的顆 粒；配制氫氧化鈉溶液的濃度為lmol/L，將銅煙灰與氫氧化鈉溶液按質量比1 10混合， 攪拌2h，然后在70-80°C下烘干1-3小時，冷卻，研磨、過蹄，保留粒徑2. 5mm以下的顆粒；將 污泥活性炭、高爐鐵渣、烘干并研磨后的赤泥、生石灰和經氫氧化鈉溶液浸泡烘干并研磨后 的銅煙灰分別按質量百分比20%、12%、11%、47%、10%混合，得到活性組分，再將活性組 分與粘結劑粘土、聚合磷酸鈉和擴孔劑淀粉分別按質量百分比為65%、10%、7%和18%混 合均勻，研磨至80目以下后，加入去離子水捏合，擠條成型，自然風干，烘干，在300°C溫度 下焙燒3h而成。 二氧化硫脫除反應條件為二氧化硫濃度1429mg/m3，反應空速ΖδΟΟΙΓ1、反應溫度 150°C，當出口氣體的二氧化硫濃度達到200mg/m3時，該脫硫劑的吸附容量為7. 66%。實施例51)將污泥干燥、研磨、過篩，保留粒徑范圍為1-2. 5mm的污泥顆粒，將污泥顆粒與 活化劑磷酸按質量比為1 3.5混合后，于801加熱攪拌1.511，而后干燥至恒重，得到活化 污泥顆粒，將活化污泥顆粒以15°C /min的升溫速率升溫至650°C保溫75min后，在氮氣中 冷卻，而后依次用鹽酸和70°C的蒸餾水洗滌，烘干，得到污泥活性炭；2)將赤泥在70_80°C下烘干5-8小時，冷卻，研磨、過篩，保留粒徑2. 5mm以下的顆 粒；配制氫氧化鈉溶液的濃度為lmol/L，將銅煙灰與氫氧化鈉溶液按質量比1 10混合， 攪拌2h，然后在70-80°C下烘干1-3小時，冷卻，研磨、過蹄，保留粒徑2. 5mm以下的顆粒；將 污泥活性炭、高爐鐵渣、烘干并研磨后的赤泥、生石灰和經氫氧化鈉溶液浸泡烘干并研磨后 的銅煙灰分別按質量百分比43%、11%、5%、14%、27%混合，得到活性組分，再將活性組分 與粘結劑粘土和擴孔劑淀粉、木質素分別按質量百分比為80%、12%和4%、4%混合均勻， 研磨至80目以下后，加入去離子水捏合，擠條成型，自然風干，烘干，在40(TC溫度下焙燒5h 而成。二氧化硫脫除反應條件為二氧化硫濃度5714mg/m3，反應空速^OOh—1、反應溫度 300°C，當出口氣體的二氧化硫濃度達到200mg/m3時，該脫硫劑的吸附容量為15. 94%。
權利要求
一種污泥基脫硫劑，其特征在于，由活性組分、粘結劑和擴孔劑組成，其中活性組分所占的質量百分含量為60-80％，粘結劑所占的質量百分含量為12-20％，擴孔劑所占的質量百分含量為8-20％；所述的活性組分的組成及其質量百分含量為污泥活性炭20-64％、高爐鐵渣10-48％、赤泥5-45％、生石灰8-47％和經氫氧化鈉溶液浸泡后再烘干的銅煙灰3-27％，所述的污泥活性炭由污泥顆粒與活化劑按質量比為1∶2-3.5制備的，所述活化劑為氯化鋅、磷酸或氫氧化鉀中的一種，所述污泥優(yōu)選為生活污水的脫水污泥；所述的粘結劑為粘土、水玻璃或聚合磷酸鈉的一種或兩種的混合物；所述的擴孔劑為淀粉、木質素或羧甲基纖維素中的一種或兩種的混合物。
2.權利要求1的一種污泥基脫硫劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 1)將污泥干燥、研磨、過篩，保留粒徑范圍為1-2.5mm的污泥顆粒；2)將污泥顆粒與活化劑按質量比為1 2-3.5混合后，于70-801加熱攪拌1-211，而后 干燥至恒重，得到活化污泥顆粒；3)將活化污泥顆粒以15-20°C/min的升溫速率升溫至450_650°C保溫30-90min后，在 氮氣中冷卻，而后依次用鹽酸和70-80°C的蒸餾水洗滌，烘干，得到污泥活性炭；4)將赤泥在70-80°C下烘干5-8小時，冷卻，研磨、過篩，保留粒徑2.5mm以下的顆粒；5)配制氫氧化鈉溶液的濃度為lmol/L，將銅煙灰與氫氧化鈉溶液按質量比1 10混 合，攪拌2h，然后在70-80°C下烘干1-3小時，冷卻，研磨、過篩，保留粒徑2. 5mm以下的顆 粒；6)污泥活性炭與高爐鐵渣、赤泥、生石灰和銅煙灰混合，得到活性組分，活性組分 中污泥活性炭、高爐鐵渣、赤泥、生石灰和銅煙灰所占的質量百分含量分別為20-64%、 10-48%,5-45%、8-47%和3_27% ；再將活性組分與粘結劑和擴孔劑分別按質量百分比為 60-80%、12-20%和8-20%混合均勻后，研磨至80目以下，加入去離子水混捏，擠壓成型， 自然風干、烘干，再于300-40(TC下焙燒3-5h，得到污泥基脫硫劑；步驟2)中所述的活化劑為氯化鋅、磷酸或氫氧化鉀中的一種；步驟6)中所述的粘結劑 為粘土、水玻璃或聚合磷酸鈉的一種或兩種的混合物；步驟6)中所述的擴孔劑為淀粉、木 質素或羧甲基纖維素中的一種或兩種的混合物。
3.權利要求2的制備方法，其特征在于，擠壓成型的形狀為小球狀或柱狀。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種污泥基脫硫劑及其制備方法，污泥劑由活性組分60-80％，粘結劑12-20％，擴孔劑8-20％組成，制備方法將污泥顆粒與活化劑按質量比制備出活化污泥顆粒；將活化污泥顆粒熱處理后在氮氣中冷卻，而后進行處理，得到污泥活性炭；污泥活性炭與高爐鐵渣、赤泥、生石灰和銅煙灰混合，得到活性組分；再將活性組分與粘結劑和擴孔劑混合、研磨，加入去離子水，擠壓成型，干燥并焙燒，得到污泥基脫硫劑；本發(fā)明脫硫劑凈化度好、吸附二氧化硫容量高、制備簡單和成本低。
文檔編號B01D53/50GK101837231SQ201010159678
公開日2010年9月22日 申請日期2010年4月23日 優(yōu)先權日2010年4月23日
發(fā)明者孫禹, 張書景, 李依麗, 李晶欣, 王姚, 田婧, 錢文嬌 申請人:北京工業(yè)大學