申请日2017.02.14
公开(公告)日2017.05.31
IPC分类号C04B38/06; C04B33/132; C04B33/32; C02F1/28; B01J20/02; B01J20/30
摘要
本发明涉及一种鞋材PU粉料的自来水厂污泥 基多孔陶粒的制备方法。该制备方法，其特征在于：将粉末状污泥和鞋材PU粉料，以10～20 :1重量份比例混合，用水调匀，团制成粒径5‑10mm的微球，自然风干;将微球置入马弗炉中煅烧，停止加热并降温至 80℃时得到煅烧料，干燥器内冷却至室温;用0.1‑0.3M的盐酸浸洗煅烧料5min，滤去盐酸，用蒸馏水浸洗，重复3次，最后将煅烧料放入烘箱于烘干至恒重，最终获得掺杂鞋材PU粉料的污泥基多孔陶粒。工艺简单，成本低廉，解决了传统污泥基多孔陶粒孔隙率不足的问题，大幅度提升了污泥基陶粒的性能与污水处理功效，促进自来水厂污泥和废塑料变废为宝的资源化利用。
权利要求书
1.一种掺杂鞋材PU粉料水厂污泥基多孔陶粒的制备方法，其特征在于：
1)原料准备：
自来水厂污泥在自然条件下风干，除去大颗粒石质杂物后破碎至4‐10mm，再经研磨、过100目筛得到粉末状污泥;PU鞋材废料塑料料合物经专用设备破碎、研磨过筛成为100目的粉末状的鞋材PU粉料;
2)重量份混合配比：
粉末状污泥：鞋材PU粉料=10～20:1
3)制备步骤：
⑴将粉末状污泥和鞋材PU粉料用水调匀，团制成粒径5-10mm的微球，自然风干;
⑵将步骤⑴的微球置入马弗炉中煅烧，停止加热并降温至80℃时得到煅烧料，干燥器内冷却至室温;
⑶待煅烧料冷却至温后，用0.1-0.3M的盐酸浸洗煅烧料5-10min，滤去盐酸，用蒸馏水浸洗10min，沥去水分，重复3次的蒸馏水浸洗和沥水步骤;最后将煅烧料放入烘箱于烘干至恒重，最终获得掺杂塑料粉的污泥基多孔陶粒。
2.根据权利要求1所述的一种掺杂塑料粉水厂污泥基多孔陶粒的制备方法，其特征在于所述的马弗炉中煅烧，煅烧温度400-600℃，煅烧时间2-3h。
3.根据权利要求1所述的一种掺杂塑料粉水厂污泥基多孔陶粒的制备方法，其特征在于所述的烘干，其温度为105-110℃。
4.根据权利要求1所述的一种掺杂塑料粉水厂污泥基多孔陶粒的制备方法，其特征在于所述所述的PU鞋材废料是指聚氨酯PU鞋底加工过程产生的边角废料或废弃鞋子的鞋底PU料。
说明书
一种掺杂鞋材PU粉料水厂污泥基多孔陶粒的制备方法
技术领域
本发明涉及一种多孔陶粒的制备方法，具体涉及掺杂鞋材PU粉料水厂污泥基多孔陶粒的制备方法。
背景技术
陶粒是指粘土或污泥球状颗粒经高温煅烧制成的具有较高表面孔隙率的物质。它具有一定的比表面积和多孔结构，具有较好的吸附性能，可作为污水处理的吸附剂吸附污水中的重金属、有机物、磷酸盐等，也可作为填料，表面附长微生物。
伴随城镇化进程，城镇自来水厂建设数量与规模快速增加，污泥作为自来水生产副产物的总量也迅速攀升，处置不当就会造成环境的二次污染。自来水厂污泥处理与处置也成为当今环境发展过程中亟需解决的问题。
自来水厂污泥源于制水过程的絮凝反应阶段，主要成分是混凝剂水解残渣和被混凝剂絮凝包裹的粘土类悬浮物，因而当中含有一定量的铁盐和铝盐，使其对污水中的磷酸盐有很好的去除效果，可作为制备吸附磷酸盐的原材料。
由于污泥所含有机质很低，在烧结制得得陶粒孔隙率不高，很大影响了性能和应用范围与价值。
鞋材PU粉料是指聚氨酯PU鞋底加工过程产生的边角废料或废弃鞋子的鞋底PU料为原材料，经研磨再加工形成的细颗粒或粉末。掺入鞋材PU粉料到污泥中，可提高污泥的有机质含量，在污泥烧结时可增加陶粒的孔隙率，使其比表面积更大、吸附性能更佳。
本发明采取向自来水厂污泥中掺杂鞋材PU粉料制备多孔陶粒，提高污泥基陶粒的比表面积和吸附性能，同时实现污泥和PU鞋材废料的资源化利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种掺杂鞋材PU粉料的自来水厂污泥基多孔陶粒的制备方法与应用，以一种简单可操作的方式，改善污泥基陶粒的性能，提升其在污水处理应用中的功效。本发明的目的是通过如下方案实现的：
1、原料准备
自来水厂污泥在自然条件下风干，除去大颗粒石质杂物后破碎至4‐10mm，再经研磨、过100目筛得到粉末状污泥。PU鞋材废料经专用设备破碎、研磨、过筛，成为100目粉末状的鞋材PU粉料。
2、混合配比(重量份比)
粉末状污泥：鞋材PU粉料=10～20:1
3、制备步骤
⑴将掺好比例的粉末状污泥和鞋材PU粉料用水调匀，团制成粒径5-10mm的微球，自然风干。
⑵将步骤⑴的微球置入马弗炉中煅烧，温度400-600℃，煅烧2-3h后停止加热并降温至80℃得到煅烧料，放在干燥器内冷却.
⑶待煅烧料降冷却至室温后，用0.1-0.3M的盐酸浸洗煅烧料5-10min，滤去盐酸。用蒸馏水浸洗10min，沥去水分，重复3次的蒸馏水浸洗和沥水步骤。最后将煅烧料放入烘箱于105-110℃烘干至恒重，最终获得掺杂鞋材PU粉料的污泥基多孔陶粒。
本发明PU鞋材废料是指聚氨酯PU鞋底加工过程产生的边角废料或废弃鞋子的鞋底PU料。
本发明的优点在于：加工工艺简单，成本低廉，解决了传统污泥基多孔陶粒孔隙率不足的问题，大幅度提升了污泥基陶粒的性能与污水处理功效，促进自来水厂污泥和鞋材PU废料变废为宝的资源化利用。
具体实施方式
实施例1
⑴将取回来的自来水厂污泥(含水率65‐80%)在自然条件下风干，除去大颗粒石质杂物后破碎至4‐10mm，再经研磨、过100目筛得到粉末状污泥。PU鞋材废料经专用设备破碎、研磨、过筛，成为100目的鞋材PU粉料。
⑵将10kg过100目筛网的粉末状污泥和1kg的鞋材PU粉料按10:1的比例用水调匀，团制成粒径5‐10mm的微球，自然风干。
⑶将步骤⑵得到的微球置入马弗炉中煅烧，煅烧温度400℃，煅烧时间3h后停止加热并降温至80℃出料得到煅烧料，放在干燥器内冷却。
⑷待煅烧料冷却至室温后，用0.1M的盐酸浸洗煅烧料5min，滤去盐酸。用蒸馏水浸洗10min，沥去水分，重复3次的蒸馏水浸洗和沥水步骤。最后将煅烧料放入烘箱于110℃烘干至恒重，得到本实施例的掺杂鞋材PU粉料的污泥基多孔陶粒。
比表面积测定：与单纯采用自来水厂污泥所制的污泥基多孔陶粒比表面积4.03×104cm2·g‐1相比较，本实施例所制备的自来水厂污泥基多孔陶粒比表面积为10.28×104cm2·g‐1，提升了1.55倍。
污水处理的应用：在对总磷浓度186mg/L的机电抛光工序含磷废水的处理试验中，本实施例的掺杂鞋材PU粉料自来水厂污泥基多孔陶粒对磷的最大吸附量为11.563g·kg‐1、总磷去除率为98.4%，而采用自来水厂污泥所制的污泥基多孔陶粒对磷的最大吸附量为9.715g·kg‐1、总磷去除率为92.8%。
本实施例所述的污泥取自福州东区水厂。
实施例2
将取回来的自来水厂污泥(含水率65‐80%)在自然条件下风干，除去大颗粒石质杂物后破碎至4‐8mm，再经研磨、过100目筛得到粉末状污泥。PU鞋材废料经专用设备破碎、研磨、过筛，成为100目的鞋材PU粉料。
⑵将15kg过100目筛网的粉末状污泥和1kg的鞋材PU粉料按15:1的比例用水调匀，团制成粒径5‐10mm的微球，自然风干。
⑶将步骤⑵微球置入马弗炉中煅烧，煅烧温度500℃，煅烧时间2.5h后，停止加热并降温至80℃出料得到煅烧料，放在干燥器内冷却。
⑷待煅烧料冷却至室温后，用0.3M的盐酸浸洗煅烧料5min，滤去盐酸。用蒸馏水浸洗10min，沥去水分，重复3次的蒸馏水浸洗和沥水步骤。最后将煅烧料放入烘箱于105℃烘干至恒重，得到本实施例的掺杂鞋材PU粉料的污泥基多孔陶粒。
比表面积测定：与单纯采用自来水厂污泥所制的污泥基多孔陶粒比表面积4.17×104cm2·g‐1相比较，本实施例所制备的自来水厂污泥基多孔陶粒比表面积为12.23×104cm2·g‐1，提升了1.93倍。
污水处理的应用：在对总磷浓度186mg/L的机电抛光工序含磷废水的处理试验中，本实施例的掺杂鞋材PU粉料自来水厂污泥基多孔陶粒对磷的最大吸附量为13.002g·kg‐1、总磷去除率为98.8%，而采用自来水厂污泥所制的污泥基多孔陶粒对磷的最大吸附量为10.663g·kg‐1、总磷去除率为94.7%。
本实施例所述的污泥取自福州南区水厂。
实施例3
⑴将取回来的自来水厂污泥(含水率65‐80%)在自然条件下风干，除去大颗粒石质杂物后破碎至4‐8mm，再经研磨、过100目筛得到粉末状污泥。PU鞋材废料经专用设备破碎、研磨、过筛，成为100目的鞋材PU粉料。
⑵将20kg过100目筛网的粉末状污泥和1kg鞋材PU粉料按20:1的比例用水调匀，团制成粒径5‐10mm的微球，自然风干。
⑶将步骤⑵得到的微球置入马弗炉中煅烧，煅烧温度600℃，煅烧时间2h后停止加热并降温至80℃出料得到煅烧料，放在干燥器内冷却。
⑷待煅烧料冷却至室温后，用0.2M的盐酸浸洗陶粒5min，滤去盐酸。用蒸馏水浸洗10min，沥去水分，重复3次的蒸馏水浸洗和沥水步骤。最后将陶粒放入烘箱于105℃烘干至恒重，得到本实施例的掺杂鞋材PU粉料的污泥基多孔陶粒。
比表面积测定：与单纯采用自来水厂污泥所制的污泥基多孔陶粒比表面积4.23×104cm2·g‐1相比较，本实施例所制备的自来水厂污泥基多孔陶粒比表面积为8.86×104cm2·g‐1，提升了1.09倍。
污水处理的应用：在对总磷浓度186mg/L的机电抛光工序含磷废水的处理试验中，本实施例的掺杂鞋材PU粉料自来水厂污泥基多孔陶粒对磷的最大吸附量为10.725g·kg‐1、总磷去除率达95.2%，而采用自来水厂污泥所制的污泥基多孔陶粒对磷的最大吸附量为10.002g·kg‐1、总磷去除率为93.1%。
本实施例所述的污泥取自福州南区水厂。
