申请日2016.10.18
公开(公告)日2017.04.19
IPC分类号B01J20/20; B01J20/30; C02F1/28
摘要
本发明公开了一种除磷钛铁矿污泥活性炭及其制备方法，其制备方法包括以下步骤：将污泥烘干后，研磨，破碎至40‑60目颗粒，将0.5‑2份钛铁矿与95‑98.5份污泥颗粒混合，并加入活化剂，搅拌均匀，活化浸泡8‑12h;将活化后的混合物烘干后，向其中加入1‑3份纳米蒙脱土颗粒，充分搅拌均匀，之后于马弗炉中煅烧，碳化，冷却后将活性炭水洗至中性，干燥后，至于真空袋中抽真空密封。该活性炭除磷效率高，原料低廉，制备方法简单。
权利要求书
1.一种除磷钛铁矿污泥活性炭，其特征在于，以重量分数计，包含以下成分：污泥活性炭95-98.5%，钛铁矿0.5-2%，纳米蒙脱土颗粒1-3%。
2.根据权利要求1所述的除磷钛铁矿污泥活性炭，其特征在于，所述除磷钛铁矿污泥活性炭，以重量分数计，包含以下成分：污泥活性炭96-98%，钛铁矿1-2%，纳米蒙脱土颗粒1-2%。
3.一种除磷钛铁矿污泥活性炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将污泥烘干后，研磨，破碎至40-60目颗粒，将0.5-2份钛铁矿与95-98.5份污泥颗粒混合，并加入活化剂，搅拌均匀，活化浸泡8-12h;
(2)将活化后的混合物烘干后，向其中加入1-3份纳米蒙脱土颗粒，充分搅拌均匀，之后于马弗炉中煅烧，碳化，冷却后将活性炭水洗至中性，干燥后，至于真空袋中抽真空密封。
4.根据权利要求3所述的除磷钛铁矿污泥活性炭的制备方法，其特征在于，所述活化剂为ZnCl2和稀硫酸的混合物，其中稀硫酸的浓度为25-40%。
5.根据权利要求4所述的除磷钛铁矿污泥活性炭的制备方法，其特征在于，所述活化剂中ZnCl2浓度为2-4mol/L。
6.根据权利要求3所述的除磷钛铁矿污泥活性炭的制备方法，其特征在于，所述污泥颗粒与活化剂的质量体积比为1:3-5g/mL。
7.根据权利要求3所述的除磷钛铁矿污泥活性炭的制备方法，其特征在于，所述活化浸泡过程中的温度条件为90-120℃。
8.根据权利要求3所述的除磷钛铁矿污泥活性炭的制备方法，其特征在于，所述马弗炉中煅烧的温度为600-730℃。
说明书
一种除磷钛铁矿污泥活性炭及其制备方法
技术领域
本发明涉及污水处理领域，特别是涉及一种除磷钛铁矿污泥活性炭及其制备方法。
背景技术
当今，资源问题已经引起了人们的广泛关注，水资源是人类生活不可缺少的自然资源，是生态环境的重要要素之一。随着废水排放逐渐增多，化学洗涤剂、农药以及化肥的广泛使用，水体中的营养物质浓度逐渐升高。长期以来我国大量水体富营养化导致的水质恶化、湖泊退化，已经严重威胁到人类的身体健康和水生生物的生存。大量的研究表明，多数水体富营养化的控制因素是磷，水体中的磷主要以正磷酸盐、有机磷以及聚磷酸盐的形式存在。
常用污水除磷方法有电解法、物理吸附法、生物法、化学沉淀法、膜技术处理法和土壤处理法等。其中化学沉淀法是采用铝盐、铁盐、石灰等化学物质与磷酸盐反应生成沉淀，其优点是除磷效率高而且稳定可靠，缺点是产生的污泥量较大，费用较高。生物法除磷是通过利用微生物在好氧条件下对污水中溶解性磷酸盐的过量吸收，然后通过沉降分离而除磷，优点是污泥量少，缺点是脱磷效率较低。物理吸附法是利用某些多孔隙或比表面积较大的固体物如活性炭对水中的磷酸根的亲和性从而实现污水除磷的过程，该方法工艺简单并且除磷效果稳定，但是吸附性能有限，严重的制约了该方法在污水除磷中的使用。因此，研发成本更低，除磷效果更高的除磷吸附剂具有较高的实用价值。
中国专利201210091217.9公开了一种除磷载铁活性炭吸附剂的制备方法。其步骤如下：先将粉末活性炭经盐酸浸泡后用水洗净，在100-105℃温度条件下干燥;再将所得的活性炭注入强氧化性酸溶液中浸渍，水洗，将洗涤后的样品干燥;最后将所制得的活性炭与无机铁盐溶液混合，搅拌，再烘干，冷却至室温，去掉表层覆盖物，用水洗去未负载的氧化铁，直至水洗至无明显颜色且用硫氰酸钾溶液检验无红色为止，继续烘干，即得到富含铁氧化合物的高效除磷活性炭吸附剂。该发明有效的提高了吸附剂除磷的效率，但制备的成本仍然较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种除磷钛铁矿污泥活性炭，该活性炭除磷效率高，原料低廉，制备方法简单。
本发明的另一目的是提供该除磷钛铁矿污泥活性炭的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种除磷钛铁矿污泥活性炭，以重量分数计，包含以下成分：
污泥活性炭95-98.5%，钛铁矿0.5-2%，纳米蒙脱土颗粒1-3%。
作为上述技术方案的优选，所述除磷钛铁矿污泥活性炭，以重量分数计，包含以下成分：污泥活性炭96-98%，钛铁矿1-2%，纳米蒙脱土颗粒1-2%。
其中，污泥活性炭是指由污泥制备而成的活性炭，污泥为污水处理厂废弃的污泥。
一种除磷钛铁矿污泥活性炭的制备方法，包括以下步骤：
(1)将污泥烘干后，研磨，破碎至40-60目颗粒，将0.5-2份钛铁矿与95-98.5份污泥颗粒混合，并加入活化剂，搅拌均匀，活化浸泡8-12h;
(2)将活化后的混合物烘干后，向其中加入1-3份纳米蒙脱土颗粒，充分搅拌均匀，之后于马弗炉中煅烧，碳化，冷却后将活性炭水洗至中性，干燥后，至于真空袋中抽真空密封。
作为上述技术方案的优选，所述活化剂为ZnCl2和稀硫酸的混合物，其中稀硫酸的浓度为25-40%。
作为上述技术方案的优选，所述活化剂中ZnCl2浓度为2-4mol/L。
作为上述技术方案的优选，所述污泥颗粒与活化剂的质量体积比为1:3-5g/mL。
作为上述技术方案的优选，所述活化浸泡过程中的温度条件为90-120℃。
作为上述技术方案的优选，所述马弗炉中煅烧的温度为600-730℃。
本发明具有以下有益效果，采用污泥制备活性炭，原料成本低，利用污水处理厂废弃的污泥制备的活性炭，能够广泛的应用于各种污水的除磷处理。同时，该活性炭中加入的蒙脱土颗粒，具有良好的吸附性能和分散性能，能够促进污水中的磷在活性炭中的分散吸附。此外钛铁矿可以促进活性炭对磷的吸附，提高吸附效率，扩大吸附容量。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
将污泥烘干后，研磨，破碎至40目颗粒，将2g钛铁矿与95g污泥颗粒混合，并加入380ml活化剂，搅拌均匀，在100℃条件下活化浸泡9h;将活化后的混合物烘干后，向其中加入3份纳米蒙脱土颗粒，充分搅拌均匀，之后于马弗炉600℃中煅烧，碳化，冷却后将活性炭水洗至中性，干燥后，至于真空袋中抽真空密封。其中，活化剂为ZnCl2和稀硫酸的混合物，其中稀硫酸的浓度为35%，ZnCl2浓度为3mol/L。
配置浓度为5mg/L磷溶液100ml，投入0.4g制备的活性炭于其中，振荡吸附4h后，测其上清液中的磷浓度，结果显示使用该活性炭吸附4h后，磷去除率为93.2%。
实施例2
将污泥烘干后，研磨，破碎至40目颗粒，将2g钛铁矿与96g污泥颗粒混合，并加入300ml活化剂，搅拌均匀，在90℃条件下活化浸泡8-12h;将活化后的混合物烘干后，向其中加入2份纳米蒙脱土颗粒，充分搅拌均匀，之后于马弗炉680℃中煅烧，碳化，冷却后将活性炭水洗至中性，干燥后，至于真空袋中抽真空密封。其中，活化剂为ZnCl2和稀硫酸的混合物，其中稀硫酸的浓度为40%，ZnCl2浓度为4mol/L。
配置浓度为5mg/L磷溶液100ml，投入0.4g制备的活性炭于其中，振荡吸附4h后，测其上清液中的磷浓度，结果显示使用该活性炭吸附4h后，磷去除率为94.6%。
实施例3
将污泥烘干后，研磨，破碎至40目颗粒，将2g钛铁矿与97g污泥颗粒混合，并加入380ml活化剂，搅拌均匀，在90℃条件下活化浸泡12h;将活化后的混合物烘干后，向其中加入1份纳米蒙脱土颗粒，充分搅拌均匀，之后于马弗炉730℃中煅烧，碳化，冷却后将活性炭水洗至中性，干燥后，至于真空袋中抽真空密封。其中，活化剂为ZnCl2和稀硫酸的混合物，其中稀硫酸的浓度为25%，ZnCl2浓度为3mol/L。
配置浓度为5mg/L磷溶液100ml，投入0.4g制备的活性炭于其中，振荡吸附4h后，测其上清液中的磷浓度，结果显示使用该活性炭吸附4h后，磷去除率为95.3%。
实施例4
将污泥烘干后，研磨，破碎至60目颗粒，将1g钛铁矿与98g污泥颗粒混合，并加入490ml活化剂，搅拌均匀，在90℃条件下活化浸泡8h;将活化后的混合物烘干后，向其中加入1份纳米蒙脱土颗粒，充分搅拌均匀，之后于马弗炉600℃中煅烧，碳化，冷却后将活性炭水洗至中性，干燥后，至于真空袋中抽真空密封。其中，活化剂为ZnCl2和稀硫酸的混合物，其中稀硫酸的浓度为35%，ZnCl2浓度为3mol/L。
配置浓度为5mg/L磷溶液100ml，投入0.4g制备的活性炭于其中，振荡吸附4h后，测其上清液中的磷浓度，结果显示使用该活性炭吸附4h后，磷去除率为90.9%。
实施例5
将污泥烘干后，研磨，破碎至60目颗粒，将0.5g钛铁矿与98.5g污泥颗粒混合，并加入390ml活化剂，搅拌均匀，在100℃条件下活化浸泡11h;将活化后的混合物烘干后，向其中加入1份纳米蒙脱土颗粒，充分搅拌均匀，之后于马弗炉730℃中煅烧，碳化，冷却后将活性炭水洗至中性，干燥后，至于真空袋中抽真空密封。其中，活化剂为ZnCl2和稀硫酸的混合物，其中稀硫酸的浓度为40%，ZnCl2浓度为2mol/L。
配置浓度为5mg/L磷溶液100ml，投入0.4g制备的活性炭于其中，振荡吸附4h后，测其上清液中的磷浓度，结果显示使用该活性炭吸附4h后，磷去除率为92.4%。