公布日：2023.02.21
申請日：2021.08.18
分類號：B01J20/20(2006.01)I;B01J20/30(2006.01)I;C04B41/85(2006.01)I;C02F1/28(2006.01)I;C02F101/10(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明屬于廢棄物資源化利用和水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種復合污泥炭濾料及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明通過提供一種污泥炭的改性與成型方法，制備出了一種粒狀的復合污泥炭濾料，具體制備方法為：利用HCl溶液和FeCl3溶液分次對污泥炭改性；改性后的污泥炭進行600～700℃的高溫處理；復合污泥炭濾料的制作。本發(fā)明將廢棄物資源化，轉(zhuǎn)變?yōu)榭筛咝剿w氮磷的濾料顆粒，將其應(yīng)用到水體生態(tài)修復工程中，來對高營養(yǎng)化水體中的銨鹽和磷鹽進行吸附，這種顆粒具有較高的耐水性，且提高了污水處理的效率、降低了成本。
權(quán)利要求書
1.一種復合污泥炭濾料的制備方法，其特征在于，具體制備步驟如下：1)污泥炭的改性處理：將污泥炭與HCl溶液混合，進行改性處理，取出固體洗凈，然后與FeCl3溶液混合，進行二次改性，取出固體洗凈，研磨得到改性污泥炭；2)改性污泥炭的高溫處理：將步驟1)中得到的改性污泥炭置于管式爐中，在惰性氣體下進行高溫處理；3)復合污泥炭濾料的制作：將輕質(zhì)陶粒與膠黏劑混合，再將其置于步驟2)處理后的改性污泥炭中，攪拌，靜置后得到復合污泥炭濾料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復合污泥炭濾料的制備方法，其特征在于，所述步驟1)中污泥炭與HCl溶液的固液比為1:10～15，其中HCl溶液的質(zhì)量分數(shù)為12～15％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復合污泥炭濾料的制備方法，其特征在于，所述步驟1)中污泥炭與FeCl3溶液的固液比為1:10～15，其中FeCl3的濃度為0.5～0.7mol/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3任一項所述的一種復合污泥炭濾料的制備方法，其特征在于，所述步驟1)中研磨后的粒徑為0.5～3mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復合污泥炭濾料的制備方法，其特征在于，所述步驟2)中處理溫度為600～700℃，處理時間為30～90min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復合污泥炭濾料的制備方法，其特征在于，所述步驟3)輕質(zhì)陶粒、膠黏劑和改性污泥炭的質(zhì)量比依次為10-12：1：1。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種復合污泥炭濾料的制備方法，其特征在于，所述膠黏劑為鑄工膠。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復合污泥炭濾料的制備方法，其特征在于，所述步驟3)中攪拌時間為4～6min，靜置時間為7～8h。
9.如權(quán)利要求1～8任一項所述的復合污泥炭濾料的制備方法制備得到的復合污泥炭濾料。
10.如權(quán)利要求9所述的復合污泥炭濾料在水體富營養(yǎng)化治理中吸附氮鹽、磷鹽的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種復合污泥炭濾料及其制備方法與應(yīng)用，本發(fā)明制備的復合污泥炭濾料對環(huán)境沒有二次污染，同時還具有良好的耐水性和穩(wěn)定性，制備成本低，吸附效果好。
為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種復合污泥炭濾料的制備方法，具體制備步驟如下：
1)污泥炭的改性處理：將污泥炭與HCl溶液混合，進行改性處理，再取出固體洗凈，然后與FeCl3溶液混合，進行二次改性，取出固體洗凈，研磨得到改性污泥炭；
2)改性污泥炭的高溫處理：將步驟1)中得到的改性污泥炭置于管式爐中，在惰性氣體下進行高溫處理；
3)復合污泥炭濾料的制作：將輕質(zhì)陶粒與膠黏劑混合，再將其置于步驟2)處理后的改性污泥炭中，攪拌，靜置后得到復合污泥炭濾料。
優(yōu)選的，步驟1)中污泥炭與HCl溶液的固液比為1:10～15，其中HCl溶液的質(zhì)量分數(shù)為12～15％。
優(yōu)選的，步驟1)中污泥炭與FeCl3溶液的固液比為1:10～15，其中FeCl3的濃度為0.5～0.7mol/L。
優(yōu)選的，步驟1)中研磨后的粒徑為0.5～3mm。
優(yōu)選的，步驟2)中處理溫度為600～700℃，處理時間為30～90min。
優(yōu)選的，步驟3)輕質(zhì)陶粒、膠黏劑和改性污泥炭的質(zhì)量比依次為10-12：1：1。
優(yōu)選的，膠黏劑為鑄工膠。
優(yōu)選的，步驟3)中攪拌時間為4～6min，靜置時間為7～8h。
本發(fā)明的另一目的是提供一種復合污泥炭濾料制備方法制備得到的復合污泥炭濾料。
本發(fā)明的再一目的是提供一種復合污泥炭濾料在水體富營養(yǎng)化治理中吸附氮鹽、磷鹽的應(yīng)用。
本發(fā)明制備的復合污泥炭濾料顆粒應(yīng)用于水體生態(tài)修復工程中，復合濾料顆粒表面通過物理吸附、陽離子交換和共沉淀的方式對富營養(yǎng)化水體中的NH4+、NO3-、PO43-以及有害有機物質(zhì)進行吸附，來降低水體中的氮素、磷素營養(yǎng)和有機污染，來減輕水體的富營養(yǎng)化程度。具體的操作步驟是用HCl和FeCl3溶液依次對污泥炭進行改性，經(jīng)過高溫燒制，再用膠黏劑使污泥炭包裹在陶粒表面，一方面固定住污泥炭使之成型，另一方面減少污泥炭的用量來減少成本。制成的復合濾料顆粒具有97.47％的水溶解殘留率，和對銨態(tài)氮的平均去除率為25.07％，對磷酸鹽的平均去除率為41.54％，可以用作浮島浮床填充物和生態(tài)濾墻顆粒等水體富營養(yǎng)化修復設(shè)施。
經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
污泥炭經(jīng)過改性后，增加了表面的H+、Fe3+、Cl-等官能團，其可與水體中NH4+、PO43-等離子進行離子交換或共沉淀，改性后污泥炭經(jīng)高溫處理比表面積由54.78m2/g提高到128.65m2/g，提高氮磷的吸附容量。
本發(fā)明采用鑄工膠作為膠黏劑，使改性污泥炭包裹在陶粒表面，制備得到復合污泥炭濾料顆粒，該材料具有良好的耐水性和穩(wěn)定性，且生產(chǎn)成本低，吸附效果好。
（發(fā)明人：楊肖娥;吳若凡;代快;李江舟;李紅娟;楊川）
