申请日2015.03.26
公开(公告)日2015.11.04
IPC分类号B01J20/04; C02F11/00; C01G23/00; B01J20/30
摘要
一种利用氧化钙熟化改性污泥制备多孔钛酸钙的方法，包括如下工艺步骤：取污泥，制成泥浆，置于捣碎匀浆机内，将氧化钙加入泥浆中，捣碎匀浆反应20-30min，密闭，在70-90℃条件下保温20-24h，得到钙化污泥胶，在持续搅拌条件下，将钛酸四丁酯滴加入得到的钙化污泥胶中，混合均匀，再将双氧水加入钙化污泥胶中，搅拌混合均匀，于110℃条件下烘干，制成钛酸钙前躯体干凝胶，将制备的钛酸钙前躯体干凝胶于650-950℃条件下，空气氛围中煅烧4-6h，即得。本方法利用生活污水处理厂排放的剩余污泥制备多孔钛酸钙，污泥资源化无害化利用的同时，可以利用富含大分子有机物的污泥代替多孔钛酸钙合成时的助剂，大幅度降低了多孔钛酸钙的合成成本。
摘要附图
权利要求书
1.一种利用氧化钙熟化改性污泥制备多孔钛酸钙的方法，其特征在于，包 括如下工艺步骤：
(1)、取污泥，调整污泥的含水率为90-94%，制成泥浆，置于捣碎匀浆机 内，按泥浆与氧化钙质量比为1:0.1-0.5取氧化钙，将氧化钙加入泥浆中，捣碎 匀浆反应20-30min，密闭，在70-90℃条件下保温20-24h，得到钙化污泥胶， 备用;
(2)、按钙与钛摩尔比为1:1取钛酸四丁酯，在持续搅拌条件下，将钛酸 四丁酯滴加入步骤(1)中得到的钙化污泥胶中，混合均匀，再按泥浆与双氧水 质量比为1:0.1-0.2取质量百分浓度为20-35%的双氧水，将双氧水加入钙化污泥 胶中，搅拌混合均匀，于110℃条件下烘干，制成钛酸钙前躯体干凝胶，备用;
(3)、将步骤(2)制备的钛酸钙前躯体干凝胶于650-950℃条件下，空气 氛围中煅烧4-6h，即得。
2.根据权利要求1所述的一种利用氧化钙熟化改性污泥制备多孔钛酸钙的 方法，其特征在于：所述步骤(1)中捣碎匀浆时，捣碎搅拌速度≥4000r/min。
3.根据权利要求1所述的一种利用氧化钙熟化改性污泥制备多孔钛酸钙的 方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：
取含水率已调整到90%的污泥200g，加入氧化钙20g，置于捣碎匀浆机内 以4000r/min搅拌速度，捣碎匀浆反应25min，密闭，在80℃条件下保温24h， 得到钙化污泥胶;在持续搅拌条件下，将121.4g钛酸四丁酯滴加入钙化污泥胶 中，搅拌混合均匀，再加入30g双氧水，搅拌混合均匀，于110℃条件下烘干， 制成钛酸钙前躯体干凝胶，于650℃条件下，煅烧6h，得到多孔钛酸钙吸附剂 1;
上述氧化钙(CaO)和双氧水(质量百分浓度为30%)均为分析纯试剂;所 用的钛酸四丁酯为化学纯试剂。
4.根据权利要求1所述的一种利用氧化钙熟化改性污泥制备多孔钛酸钙的 方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：
取含水率已调整到91%的污泥200g，加入氧化钙40g，置于捣碎匀浆机内 以4000r/min搅拌速度，捣碎匀浆反应25min，密闭，在80℃条件下保温24h， 得到钙化污泥胶;在持续搅拌条件下，将242.8g钛酸四丁酯滴加入钙化污泥胶 中，搅拌混合均匀，再加入30g双氧水，搅拌混合均匀，于110℃条件下烘干， 制成钛酸钙前躯体干凝胶，于650℃条件下，煅烧6h，得到多孔钛酸钙吸附剂 2;
上述氧化钙(CaO)和双氧水(质量百分浓度为30%)均为分析纯试剂;所 用的钛酸四丁酯为化学纯试剂。
5.根据权利要求1所述的一种利用氧化钙熟化改性污泥制备多孔钛酸钙的 方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：
取含水率已调整到92%的污泥200g，加入氧化钙60g，置于捣碎匀浆机内 以4000r/min搅拌速度，捣碎匀浆反应25min，密闭，在80℃条件下保温24h， 得到钙化污泥胶;在持续搅拌条件下，将364.2g钛酸四丁酯滴加入钙化污泥胶 中，搅拌混合均匀，再加入30g双氧水，搅拌混合均匀，于110℃条件下烘干， 制成钛酸钙前躯体干凝胶，于650℃条件下，煅烧6h，得到多孔钛酸钙吸附剂 3;
上述氧化钙(CaO)和双氧水(质量百分浓度为30%)均为分析纯试剂;所 用的钛酸四丁酯为化学纯试剂。
6.根据权利要求1所述的一种利用氧化钙熟化改性污泥制备多孔钛酸钙的 方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：
取含水率已调整到93%的污泥200g，加入氧化钙80g，置于捣碎匀浆机内 以4000r/min搅拌速度，捣碎匀浆反应25min，密闭，在80℃条件下保温24h， 得到钙化污泥胶;在持续搅拌条件下，将485.5g钛酸四丁酯滴加入钙化污泥胶 中，搅拌混合均匀，再加入30g双氧水，搅拌混合均匀，于110℃条件下烘干， 制成钛酸钙前躯体干凝胶，于650℃条件下，煅烧6h，得到多孔钛酸钙吸附剂 4;
上述氧化钙(CaO)和双氧水(质量百分浓度为30%)均为分析纯试剂;所 用的钛酸四丁酯为化学纯试剂。
7.根据权利要求1所述的一种利用氧化钙熟化改性污泥制备多孔钛酸钙的 方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：
取含水率已调整到94%的污泥200g，加入氧化钙100g，置于捣碎匀浆机 内以4000r/min搅拌速度，捣碎匀浆反应25min，密闭，在80℃条件下保温24h， 得到钙化污泥胶;在持续搅拌条件下，将606.9g钛酸四丁酯滴加入钙化污泥胶 中，搅拌混合均匀，再加入30g双氧水，搅拌混合均匀，于110℃条件下烘干， 制成钛酸钙前躯体干凝胶，于650℃条件下，煅烧6h，得到多孔钛酸钙吸附剂 5;
上述氧化钙(CaO)和双氧水(质量百分浓度为30%)均为分析纯试剂;所 用的钛酸四丁酯为化学纯试剂。
8.根据权利要求1所述的一种利用氧化钙熟化改性污泥制备多孔钛酸钙的 方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：
取含水率已调整到92%的污泥200g，加入氧化钙60g，置于捣碎匀浆机内 以4000r/min搅拌速度，捣碎匀浆反应25min，密闭，在80℃条件下保温24h， 得到钙化污泥胶;在持续搅拌条件下，将364.2g钛酸四丁酯滴加入钙化污泥胶 中，搅拌混合均匀，再加入30g双氧水，搅拌混合均匀，于110℃条件下烘干， 制成钛酸钙前躯体干凝胶，于800℃条件下，煅烧6h，得到多孔钛酸钙吸附剂 7;
上述氧化钙(CaO)和双氧水(质量百分浓度为30%)均为分析纯试剂;所 用的钛酸四丁酯为化学纯试剂。
9.根据权利要求1所述的一种利用氧化钙熟化改性污泥制备多孔钛酸钙的 方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：
取含水率已调整到92%的污泥200g，加入氧化钙60g，置于捣碎匀浆机内 以4000r/min搅拌速度，捣碎匀浆反应25min，密闭，在80℃条件下保温24h， 得到钙化污泥胶;在持续搅拌条件下，将364.2g钛酸四丁酯滴加入钙化污泥胶 中，搅拌混合均匀，再加入30g双氧水，搅拌混合均匀，于110℃条件下烘干， 制成钛酸钙前躯体干凝胶，于950℃条件下，煅烧6h，得到多孔钛酸钙吸附剂 8;
上述氧化钙(CaO)和双氧水(质量百分浓度为30%)均为分析纯试剂;所 用的钛酸四丁酯为化学纯试剂。
10.根据权利要求1所述的一种利用氧化钙熟化改性污泥制备多孔钛酸钙 的方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：
取含水率已调整到92%的污泥200g，加入氧化钙60g，置于捣碎匀浆机内 以4000r/min搅拌速度，捣碎匀浆反应25min，密闭，在80℃条件下保温24h， 得到钙化污泥胶;在持续搅拌条件下，将364.2g钛酸四丁酯滴加入钙化污泥胶 中，搅拌混合均匀，再加入40g双氧水，搅拌混合均匀，于110℃条件下烘干， 制成钛酸钙前躯体干凝胶，于650℃条件下，煅烧6h，得到多孔钛酸钙吸附剂 9;
上述氧化钙(CaO)和双氧水(质量百分浓度为30%)均为分析纯试剂;所 用的钛酸四丁酯为化学纯试剂。
说明书
一种利用氧化钙熟化改性污泥制备多孔钛酸钙的方法
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，特别涉及一种利用氧化钙熟化改性污泥制 备多孔钛酸钙的方法。
背景技术
随着城市人口激增，城市生活污水排放量增大，这些生活污水可生化性好， 各市都兴建了以生化法为基础的污水处理厂，实现了污水的达标排放。但是污 水处理厂处理污水过程中，会产生大量的剩余污泥，这些污泥有机物含量高， 含有寄生虫卵、病原微生物等致病生物和重金属，以及多氯联苯、二噁英等难 降解有毒有害物质，如不妥善处理，易造成二次污染。
污泥的处理一直是水处理行业的难题，目前，对于剩余污泥的处理方法主 要有土地利用、卫生填埋和焚烧等方法。这些方法成本高，存在着环境安全隐 患。污泥中含有大量的有机物，这些有机物以生物残体为主，富含蛋白质，其 中的很多成分都是宝贵的资源。因而，积极探讨污泥的综合利用方法，变废为 宝，是污泥处置的最好出路。
多孔钛酸钙是一类稳定的高性能重金属吸附剂，一般都采用溶胶-凝胶模板 法合成(Dong Zhang，Chun-li Zhang，Pin Zhou，Journal of Hazardous Materials， 2011年，186卷2-3期，p971–977;Dong Zhang,Min Wang,Guang-jun Ren,En-jun Song,Materials Science and Engineering C,2013年，33卷，p4677–4683)。该方 法合成时需要用到柠檬酸、油酸、醋酸、聚乙二醇和三乙醇胺等作为络合剂、 分散剂和催化剂，再加入致孔剂或模板材料。这些试剂材料昂贵，使得合成的 多孔钛酸钙成本很高，限制了多孔钛酸钙吸附剂在实际中的应用。
污泥中含富含蛋白质、氨基酸和有机酸类物质以及纤维素等，这些物质均 具有一定的络合成胶能力，也可以起到模板剂的作用，可以用于溶胶凝胶法制 备多孔钛酸钙中。但是，污泥中的有机物主要以生物残体形式存在，各种有机 成分结合紧密，包裹于生物细泡内，无法直接用于合成。
发明内容
本发明的目的，是提供一种利用氧化钙熟化改性污泥制备多孔钛酸钙的方 法，本方法生产工艺简单，成本低，同时解决了污泥对环境的污染问题。
采用的技术方案是：
一种利用氧化钙熟化改性污泥制备多孔钛酸钙的方法，其特征在于，包括 如下工艺步骤：
(1)、取污泥，调整污泥的含水率为90-94%，制成泥浆，置于捣碎匀浆机 内，按泥浆与氧化钙质量比为1:0.1-0.5取氧化钙，将氧化钙加入泥浆中，捣碎 匀浆反应20-30min，密闭，在70-90℃条件下保温20-24h，得到钙化污泥胶， 备用;
(2)、按钙与钛摩尔比为1:1取钛酸四丁酯，在持续搅拌条件下，将钛酸 四丁酯滴加入步骤(1)中得到的钙化污泥胶中，混合均匀，再按泥浆与双氧水 质量比为1:0.1-0.2取质量百分浓度为20-35%的双氧水，将双氧水加入钙化污泥 胶中，搅拌混合均匀，于110℃条件下烘干，制成钛酸钙前躯体干凝胶，备用;
(3)、将步骤(2)制备的钛酸钙前躯体干凝胶于650-950℃条件下，空气 氛围中煅烧4-6h，即得。
上述步骤(1)中捣碎匀浆时，捣碎搅拌速度≥4000r/min。
为了处理和利用污泥，以机械捣碎匀浆和氧化钙破坏生物残体的细胞壁和 分散有机物，钙与有机大分子络合，使得蛋白质、纤维素等有机成分进一步活 化，更好的分散络合钛，再加入双氧水作为致孔剂，将得到的钛酸钙前驱体凝 胶煅烧，即可得到多孔钛酸钙吸附剂。
本发明的优点在于：
本方法利用生活污水处理厂排放的剩余污泥制备多孔钛酸钙，污泥资源化 无害化利用的同时，可以利用富含大分子有机物的污泥代替多孔钛酸钙合成时 的助剂，大幅度降低了多孔钛酸钙的合成成本。本发明制造工艺简单、操作方 便，使用原料成本较低，适于广泛应用，同时对污泥进行了处理，解决了污泥 对环境污染的问题，具有较好的经济效益和社会效益。
