申请日2018.11.21
公开(公告)日2019.02.12
IPC分类号B01J20/20; C02F1/28; B01J20/30; C02F101/12; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种用于吸附水中杂质以改善环境的吸附材料的制备方法。该方法是利用高温煅烧污泥和棉杆的混合物来制得污泥棉杆炭作为吸附材料。本发明阐述了污泥和棉杆的特点以及具体实验操作步骤。其中，污泥含有较高的有机质，该方法利用物理吸附最大程度吸附碘液及亚甲基蓝，去除工业废水中的色素及细颗粒物质，以废治废，易于推广。
权利要求书
1.一种利用剩余污泥和棉杆的混合材料作为吸附材料的制备方法，其特征在于，将含有较高浓度有机质的棉杆均匀混合在污泥中，通过高温煅烧制得复合吸附材料。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：棉杆与污泥均匀混合的质量比例为1:0.25~1。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：上述混合材料与磷酸按5:2的质量比均匀混合。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：静置1天后再用0.3L/min的N2持续吹扫20min。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：400~700°C高温热解120min。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：用70~80°C超纯水对污泥棉杆进行活化处理，至滤液呈恒定的pH值。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：105°C烘干24h。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：粉碎并过150目筛。
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：设定温度，保持时间60 min、90 min、120min和150 min进行热解污泥，将制得4种污泥炭。
10.如权利要求1所述的制备方法制备所得的吸附材料，可以吸附含有碘和亚甲基蓝的污水。
说明书
一种污泥棉杆基吸附材料的制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种污泥棉杆资源化回收利用的工艺，资源化利用棉杆和污泥混合样品制作污泥碳，属于资源回收技术领域。
背景技术
随着新型城镇化建设的不断向前推进，城镇污水处理厂的数量迅速增加，城镇污水的集中处理，催生了城市污泥这一不可忽略的产物。一方面污水处理后沉淀下来的污泥含有病原体、虫卵、重金属等有毒物质，未经有效处理处置，极易对地下水、土壤等造成二次污染;另一方面，这些污泥中又含有大量有机质、微量元素等养分，处理得当可实现资源的循环利用。
我国城镇的污水处理能力已经达到每天1.51亿吨的容量，由此带来的城市污泥年产量超过3500万吨(含水率80%)。目前全国各地污水处理厂产生的污泥无害化处置率不足60%，余下的污泥均采用“临时手段”处置。国家出台的“水十条”明确提出进一步推进城市污泥处理处置，现有污泥处理处置设施应于2017年底前基本完成达标改造，地级及以上城市污泥无害化处理处置率应于2020年底前达到90%以上。
近年来，污泥资源化应用于建筑方面得到了充分发展，采用城市污泥为部分原料制备了粘土烧结普通砖，结果表明制作的砖块使用功能良好并且具有保温效果;同样以污泥为部分原料，并在不同温度下进行煅烧，研究制备得到的熟料各项性能表明生产生态水泥是可行的。污泥的资源化同样可以高效地应用于水处理方面。以污泥为原料，分别在一定条件下制作吸附剂、滤料和填料回用于污水处理。用城市污水厂化学与生物混合污泥为原料，可以制备出性能较好的吸附剂;以石化剩余污泥、粉煤灰、河道底泥、废玻璃粉及黏土为原料，经煅烧生产水处理滤料;以污泥和黏土作为主要原料，粉煤灰作为添加剂可以烧制出性能良好的用于水处理填料的超轻陶粒。
目前无污泥系统性的处置方案，在污泥处理过程中能耗高，经济效益差，处理不彻底，存在二次污染问题。棉杆在农村用来当柴火，会污染空气。将污泥和棉杆按照一定比例混合可以用来制作吸附材料，从而实现污泥的无害化、减量化和资源化。用污泥来做吸附材料，其吸附能力不够，与棉杆混合后能提高有机质含量，所制得的吸附材料会有较高的吸附能力。
发明内容
本发明的目的在于利用污泥和棉杆的混合来制备吸附材料，利用棉杆中含有较高浓度的有机质，结合污泥的特性，将二者按照一定比例混合，并添加磷酸，最后高温煅烧制备成一种吸附材料。
本发明的具体步骤如下：
(1)将棉杆和污泥的混合样品与磷酸按照一定比例混合后浸渍1-2天;
(2)将混合样品置于反应器内，持续吹扫一定速率的氮气15-25min;
(3)打开升温程序，待温度升至400~700°C，保温80~160min进行热解;
(4)待热解结束，炉膛内温度冷却至室温后，将污泥棉杆炭取出，用70~80°C超纯水洗涤至滤液呈恒定pH，将其在100-110°C温度下烘干24小时;
(5)粉碎样品并过150目筛后称重;
本发明所制得的污泥棉杆炭具有很大的比表面积，对气体、溶液中的无机或有机物质及胶体颗粒等都有良好的吸附能力。作为一种环境友好型吸附材料，具有较强的吸附性和催化性能，原料充足且安全性高，耐酸碱、耐热、不溶于水和有机溶剂、易再生等优点，对水中溶解的有机污染物如苯类化合物、酚类化合物、石油及石油产品等具有较强的吸附能力，而且对用生物法和其他化学法难以去除的有机污染物，如色度、亚甲基蓝表面活性物质、除草剂、杀虫剂、合成染料及许多人工合成的有机化合物都有较好的去除效果;此外，活性污泥棉杆炭对电镀废水和冶炼工业废水中的重金属也有较强的吸附能力;对水质浑浊有明显的澄清作用，可以除去水中的异臭、异味，对细菌也有极好的过滤作用。
具体实施方式
下面结合的具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1：
取广东某污水处理厂80g污泥，将20g棉杆碾碎与污泥均匀混合，对该混合样品采取上述步骤，加入40g磷酸均匀混合浸渍1天，将混合样品置于反应器内，以0.3L/min的N2持续吹扫20min后，在500°C的高温炉中加热120min热解，得到一种污泥棉杆炭的吸附材料，碘吸附值为1138.25mg/g，亚甲基蓝吸附值为152.88mg/g，用来吸附染料厂的废液，吸附能力较活性炭有大幅增强。
实施例2：
取广东某污水处理厂70g污泥，将30g棉杆碾碎与污泥均匀混合，对该混合样品采取上述步骤，加入40g磷酸均匀混合浸渍1天，将混合样品置于反应器内，以0.3L/min的N2持续吹扫20min后，在500°C的高温炉中加热120min热解，得到一种污泥棉杆炭的吸附材料，碘吸附值为1104.26mg/g，亚甲基蓝吸附值为142.82mg/g，用来吸附染料厂的废液，吸附能力较活性炭有大幅增强。
实施例3：
取广东某污水处理厂60g污泥，将40g棉杆碾碎与污泥均匀混合，对该混合样品采取上述步骤，加入40g磷酸均匀混合浸渍1天，将混合样品置于反应器内，以0.3L/min的N2持续吹扫20min后，在500°C的高温炉中加热120min热解，得到一种污泥棉杆炭的吸附材料，碘吸附值为862.31mg/g，亚甲基蓝吸附值为132.52mg/g。
实施例4：
取广东某污水处理厂50g污泥，将50g棉杆碾碎与污泥均匀混合，对该混合样品采取上述步骤，加入40g磷酸均匀混合浸渍1天，将混合样品置于反应器内，以0.3L/min的N2持续吹扫20min后，在500°C的高温炉中加热120min热解，得到一种污泥棉杆炭的吸附材料，碘吸附值为961.74mg/g，亚甲基蓝吸附值为115.41mg/g。
