一種醋酸活化污泥制備多孔鈦酸鹽吸附劑的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及城市生活污水處理廠剩余污泥的利用和水處 理材料的制備，特別涉及一種醋酸活化污泥制備多孔鈦酸鹽吸附劑的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著城鎮(zhèn)化的發(fā)展，城市人口激增，城市生活污水排放量越來(lái)越大，這些生活污水 可生化性好，各市都興建了以生化法為基礎(chǔ)的污水處理廠，實(shí)現(xiàn)了污水的達(dá)標(biāo)排放。但是污 水處理廠處理污水過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的剩余污泥，這些污泥含水率高（75%~99% )，有 機(jī)物含量高，易腐爛。污泥中含有寄生蟲(chóng)卵、病原微生物等致病生物和重金屬，以及多氯聯(lián) 苯、二噁英等難降解有毒有害物質(zhì)，如不妥善處理，易造成二次污染。
[0003] 污泥的處理一直是水處理行業(yè)的難題，目前，對(duì)于剩余污泥的處理方法主要有土 地利用、衛(wèi)生填埋和焚燒等方法。這些方法成本高，存在著環(huán)境安全隱患。污泥中除水分外， 含有大量的有機(jī)物，這些有機(jī)物以生物殘?bào)w為主，富含蛋白質(zhì)，其中的很多成分都是寶貴的 資源。因而，積極探討污泥的綜合利用方法，變廢為寶，是污泥處置的最好出路。
[0004] 多孔鈦酸鹽是一類穩(wěn)定的高性能重金屬吸附劑，一般都采用溶膠-凝膠模板法 合成（張東，王敏，譚玉玲，化學(xué)學(xué)報(bào)，2010年，16期，P1641-1648 ;Dong Zhang，Chun-Ii Zhang，Pin Zhou，Journal of Hazardous Materials，2011 年，186 卷 2-3 期，p971_ 977)。 該方法分別以鈦酸四丁酯和堿土金屬鹽為鈦和堿土金屬源，以檸檬酸、醋酸和醇類試劑為 絡(luò)合劑和分散劑，以醇類試劑為分散劑，再加入致孔劑或模板材料，通過(guò)溶膠-凝膠技術(shù)得 到鈦酸鹽凝膠前驅(qū)體，經(jīng)高溫煅燒得到多孔鈦酸鹽吸附劑。該方法最大的問(wèn)題在于所用的 試劑昂貴，合成的多孔鈦酸鹽成本很高，這限制了多孔鈦酸鹽吸附劑在實(shí)際中的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的，是提供一種醋酸活化污泥制備多孔鈦酸鹽吸附劑的方法，本方法 生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低，同時(shí)解決了污泥的污染問(wèn)題。
[0006] 采用的技術(shù)方案是：
[0007] 一種醋酸活化污泥制備多孔鈦酸鹽吸附劑的方法，其特征在于，包括如下工藝步 驟：
[0008] (1)、取適量污泥，調(diào)整污泥的含水率為85-92%，制成泥衆(zhòng)，置于搗碎勻漿機(jī)內(nèi)，按 泥漿與冰醋酸質(zhì)量比為1:0. 4-0. 8取冰醋酸，將冰醋酸加入泥漿中，置于搗碎勻漿機(jī)中，搗 碎勻漿30-60min，超聲波振蕩處理20-60min，密閉，在50°C -60°C條件下保溫浸漬12-24h， 得到均質(zhì)醋酸活化污泥漿，備用；
[0009] ⑵、按醋酸活化污泥漿與鈦酸四丁酯質(zhì)量比為1:0. 8 - 1. 5取鈦酸四丁醋，在持 續(xù)攪拌條件下，將鈦酸四丁酯緩慢滴加入步驟（1)中得到的醋酸活化污泥漿中，滴完后，繼 續(xù)攪拌20-30min，得到含鈦污泥膠，備用；
[0010] ⑶、按堿土金屬和鈦的摩爾比為1:1稱取堿土金屬化合物，加入到步驟⑵中制 得的含鈦污泥膠中，攪拌均勻，加熱至85-95°C保溫?cái)嚢璺磻?yīng)、蒸發(fā)，最后于105°C條件下烘 干，制成鈦-堿土金屬-污泥干凝膠，備用；
[0011] (4)、將步驟（3)中制備的鈦-堿土金屬-污泥干凝膠于650-950°C條件下，空氣氛 圍中鍛燒5_6h，即得。
[0012] 上述步驟（1)中的搗碎攪拌速度彡5000r/min。
[0013] 上述步驟（1)中超聲波振蕩處理時(shí)超聲波頻率40KHz，超聲功率100W-500W。
[0014] 上述步驟（3)中的堿土金屬化合物為碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鋇、碳酸鍶和白云石、 石灰石中的一種或幾種。
[0015] 上述的堿土金屬化合物的粒徑< 25微米。
[0016] 為了處理和利用污泥，同時(shí)降低多孔鈦酸鹽吸附劑的合成成本，以機(jī)械搗碎、超聲 振蕩和醋酸對(duì)污泥中的生物殘?bào)w的細(xì)胞破壁、對(duì)蛋白質(zhì)、纖維素等有機(jī)成分進(jìn)行改性活化、 得到醋酸改性污泥，并用于多孔鈦酸鹽吸附劑的制備。
[0017] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0018] 本發(fā)明直接利用污泥，降低多孔納米鈦酸鹽吸附劑的合成成本，以價(jià)格更低的四 氯化鈦提供鈦源，制備一種低成本的、高性能的多孔鈦酸鹽類重金屬吸附材料，本發(fā)明制造 工藝簡(jiǎn)單、操作方便，使用原料成本較低，適于廣泛應(yīng)用，同時(shí)對(duì)污泥進(jìn)行了處理，解決了污 泥對(duì)環(huán)境污染的問(wèn)題，變廢為寶，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1為實(shí)施例1中多孔鈦酸鈣1的掃描電鏡照片。
[0020] 圖2為實(shí)施例1中多孔鈦酸鈣1的XRD譜。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 實(shí)施例1
[0022] 一種醋酸活化污泥制備多孔鈦酸鹽吸附劑的方法，其特征在于，包括如下工藝步 驟：
[0023] 取1000 g污泥，調(diào)整含水率為85%，置于搗碎勻漿機(jī)內(nèi)，加入SOOg冰醋酸，以 5000r/min攪拌速度，搗碎勻漿30min，取出，置于180W的40KHz超聲波振蕩器內(nèi)振蕩 60min，密閉，在50°C條件下保溫浸漬24h，得到均質(zhì)醋酸活化污泥漿；稱取1000 g醋酸活化 污泥漿，在持續(xù)攪拌條件下，逐滴加入800g鈦酸四丁酯，滴加完后，繼續(xù)攪拌30min，再加入 238g石灰石粉，攪拌均勻，加熱至90°C保溫?cái)嚢璺磻?yīng)30min，蒸干水分后于105°C條件下干 燥，制成鈦-鈣-污泥干凝膠，置于箱式電爐中，于750°C條件下，空氣氛圍中煅燒6h，得到 多孔鈦酸鈣1 ;
[0024] 上述石灰石粉含碳酸鈣99 %，粒徑25微米。
[0025] 實(shí)施例2
[0026] 一種醋酸活化污泥制備多孔鈦酸鹽吸附劑的方法，其特征在于，包括如下工藝步 驟：
[0027] 取1000 g新排放的剩余污泥，加入200mL水，調(diào)整含水率為87. 5%，置于搗碎勻漿 機(jī)內(nèi)，加入700g冰醋酸，以5000r/min攪拌速度，搗碎勻漿30min，取出，置于500W的40KHz 超聲波振蕩器內(nèi)振蕩60min，密閉，在60°C條件下保溫浸漬22h，得到均質(zhì)醋酸活化污泥漿； 稱取1000 g醋酸活化污泥漿，在持續(xù)攪拌條件下，逐滴加入900g鈦酸四丁酯，滴加完后，繼 續(xù)攪拌30min，再加入268g石灰石粉，攪拌均勾，加熱至90°C保溫?cái)嚢璺磻?yīng)30min，蒸干水分 后于105°C條件下干燥，制成鈦-鈣-污泥干凝膠，置于箱式電爐中，于650°C條件下，空氣 氛圍中煅燒6h，得到多孔鈦酸鈣2 ;
[0028] 上述石灰石粉含碳酸鈣99%，粒徑25微米。
[0029] 實(shí)施例3
[0030] 一種醋酸活化污泥制備多孔鈦酸鹽吸附劑的方法，其特征在于，包括如下工藝步 驟：
[0031] 取1000 g新排放的剩余污泥，加入400mL水，調(diào)整含水率為89. 3%，置于搗碎勻漿 機(jī)內(nèi)，加入600g冰醋酸，以5000r/min攪拌速度，搗碎勻漿30min，取出，置于300W的40KHz 超聲波振蕩器內(nèi)振蕩30min，密閉，在55°C條件下保溫浸漬20h，得到均質(zhì)醋酸活化污泥漿； 稱取1000 g醋酸活化污泥漿，在持續(xù)攪拌條件下，逐滴加入1000 g鈦酸四丁酯，滴加完后，繼 續(xù)攪拌30min，再加入298g石灰石粉，攪拌均勾，加熱至90°C保溫?cái)嚢璺磻?yīng)30min，蒸干水分 后于105°C條件下干燥，制成鈦-鈣-污泥干凝膠，置于箱式電爐中，于750°C條件下，空氣 氛圍中煅燒6h，得到多孔鈦酸鈣3 ;
[0032] 上述石灰石粉含碳酸鈣99%，粒徑25微米。
[0033] 實(shí)施例4
[0034] 一種醋酸活化污泥制備多孔鈦酸鹽吸附劑的方法，其特征在于，包括如下工藝步 驟：
[0035] 取1000 g新排放的剩余污泥，加500mL水，調(diào)整含水率為90 %，置于搗碎勻漿機(jī)內(nèi)， 加入500g冰醋酸，以5000r/min攪拌速度，搗碎勻漿30min，取出，置于100W的40KHz超聲 波振蕩器內(nèi)振蕩50min，密閉，在50°C條件下保溫浸漬18h，得到均質(zhì)醋酸活化污泥漿；稱取 1000 g醋酸活化污泥漿，在持續(xù)攪拌條件下，逐滴加入1200g鈦酸四丁酯，滴加完后，繼續(xù)攪 拌30min，再加入356g石灰石粉，攪拌均勾，加熱至90°C保溫?cái)嚢璺磻?yīng)30min，蒸干水分后 于105°C條件下干燥，制成鈦-鈣-污泥干凝膠，置于箱式電爐中，于750°C條件下，空氣氛 圍中煅燒6h，得到多孔鈦酸鈣4 ;
[0036] 上述石灰石粉含碳酸鈣99%，粒徑25微米。
[0037] 實(shí)施例5
[0038] 一種醋酸活化污泥制備多孔鈦酸鹽吸附劑的方法，其特征在于，包括如下工藝步 驟：
[0039] 取1000 g新排放的剩余污泥，加入700mL水，調(diào)整含水率為91. 18 %，置于搗碎勻漿 機(jī)內(nèi)，加入800g冰醋酸，以5000r/min攪拌速度，搗碎勻漿30min，取出，置于300W的40KHz 超聲波振蕩器內(nèi)振蕩50min，密閉，在60°C條件下保溫浸漬15h，得到均質(zhì)醋酸活化污泥漿； 稱取1000 g醋酸活化污泥漿，在持續(xù)攪拌條件下，逐滴加入1000 g鈦酸四丁酯，滴加完后，繼 續(xù)攪拌30min，再加入295g碳酸1?粉，攪拌均勾，加熱至90°C保溫?cái)嚢璺磻?yīng)30min，蒸干水分 后于105°C條件下干燥，制成鈦-鈣-污泥干凝膠，置于箱式電爐中，于750°C條件下，空氣 氛圍中煅燒6h，得到多孔鈦酸鈣5。
[0040] 實(shí)施例6
[0041] 一種醋酸活化污泥制備多孔鈦酸鹽吸附劑的方法，其特征在于，包括如下工藝步 驟：
[0042] 取1000 g新排放的剩余污泥，加入875mL水，調(diào)整含水率為92%，置于搗碎勻漿機(jī) 內(nèi)，加入500g冰醋酸，以5000r/min攪拌速度，搗碎勻漿30min，取出，置于500W的40KHz超 聲波振蕩器內(nèi)振蕩20min，密閉，在60°C條件下保溫浸漬12h，得到均質(zhì)醋酸活化污泥漿；稱 取1000 g醋酸活化污泥衆(zhòng)，在持續(xù)攪拌條件下，逐滴加入1500g鈦酸四丁醋，滴加完后，繼續(xù) 攪拌30min，再加入410g白云石粉，攪拌均勾，加熱至90°C保溫?cái)嚢璺磻?yīng)30min，蒸干水分后 于105°C條件下干燥，制成鈦-鈣/鎂-污泥干凝膠，置于箱式電爐