申请日 2020.09.23
公开（公告）日 2020.12.25
IPC分类号 B01J20/24; B01J20/28; B01J20/30; C02F1/28; C02F101/20
摘要
本发明提出一种用于重金属废水处理的污泥陶粒及制备方法，所述污泥陶粒是河道底泥、粉煤灰、蛭石粉、粘土、碳酸氢铵混合生料成球后烧结制得多孔陶粒，同时将腐殖酸、异丙醇、碳酸钠、十二烷基苯磺酸钠、无水乙醇、去离子水混合制成混合液，研磨成浆状，最后将多孔陶粒在浆状液中反复浸泡‑烘干而制得。本发明提供的改性污泥陶粒，采用腐殖酸对陶粒进行改性处理，比表面积大，对重金属Pb、Cd、Cu等具有很强的吸附性且吸附率稳定，同时可多次回收利用，无二次污染，可广泛用于重金属废水处理，并且实现了河道底泥的资源化利用，达到了以废治废的目的。
权利要求书
1.一种用于重金属废水处理的污泥陶粒的制备方法，其特征在于，具体制备方法如下：
（1）以河道底泥为主要原料，与粉煤灰、蛭石粉、粘土、碳酸氢铵、水混合均匀后生料成球，然后高温烧结，得到多孔陶粒；
（2）将腐殖酸、异丙醇、碳酸钠、十二烷基苯磺酸钠、无水乙醇、去离子水混合均匀，加入球磨机研磨成浆体，得到均匀分散的腐殖酸浆液；
（3）将制备的多孔陶粒加入腐殖酸浆液，浸泡一定时间后取出，然后烘干，重复上述浸泡-烘干过程，即得用于重金属废水处理的改性污泥陶粒。
2.根据权利要求1所述的一种用于重金属废水处理的污泥陶粒的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述高温烧结的温度为1000-1200℃，烧结保温10-15min。
3.根据权利要求1所述的一种用于重金属废水处理的污泥陶粒的制备方法，其特征在于，所述多孔陶粒的粒径为3-5mm。
4.根据权利要求1所述的一种用于重金属废水处理的污泥陶粒的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述多孔陶粒制备中，河道底泥、粉煤灰、水、蛭石粉、粘土、碳酸氢铵的质量比例为100:50-70:60-80:20-30:20-25:1-1.5。
5.根据权利要求1所述的一种用于重金属废水处理的污泥陶粒的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述腐殖酸浆液中，去离子水、腐殖酸、异丙醇、碳酸钠、十二烷基苯磺酸钠、无水乙醇的质量比例为100:40-50:3-5:1-2:0.5-1:2-4。
6.根据权利要求1所述的一种用于重金属废水处理的污泥陶粒的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述浸泡时间为1-2h。
7.根据权利要求1所述的一种用于重金属废水处理的污泥陶粒的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述烘干的温度为100-105℃，时间为15-20min。
8.根据权利要求1所述的一种用于重金属废水处理的污泥陶粒的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述重复浸泡-烘干过程的次数为3-4次。
9.权利要求1-8任一权项所述的制备方法制备得到的一种用于重金属废水处理的污泥陶粒。
说明书
一种用于重金属废水处理的污泥陶粒及制备方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，特别是涉及一种用于重金属废水处理的污泥陶粒及制备方法。
背景技术
工业的迅速发展以及人类对环境的不够重视引起了河道、湖泊等水体的严重污染，大量难降解污染物质通过废水排放、雨水冲刷进入水体并在水体底泥中积累并逐渐富集，日积月累，堵塞河流。常用的河道底泥资源化利用的处置方式包括土地利用、建筑材料、填方材料、污水处理材料。
重金属废水是指工业生产过程中排放的含重金属的废水。重金属废水无法通过任何方法降解，只能通过化合物与金属离子生成各种络合物或螯合物，或者通过将金属离子还原成单质的方法从水体中去除。目前处理废水中的重金属的方法有吸附法、化学沉淀法、电解法，其中吸附法的应用最为广泛，常用的吸附材料主要有活性炭、沸石、陶粒等。近年来，污泥的资源化利用越来越受到广泛关注，若将大量的河道底泥加以利用，变废为宝，不仅可以解决其带来的河道堵塞、底泥的二次污染等问题，还可以创造一定的经济效益，达到以废治废的目的。
为促进环境绿色发展，陶粒的生产越来越多的以固体废弃物为原料，成本低廉。通过烧结的方法制得的陶粒具有较高的吸附性能，可作为性质优良的污水处理材料，吸附水体中的磷和有机污染物。其主要应用于曝气生物滤池中生物陶粒载体，应用于含油废水处理的过滤材料，还可代替传统水处理中深度处理用滤料，价格便宜且环保，可行性强，在废水处理领域得到了广泛应用。
中国发明专利申请号201610712330.2公开了一种城市污泥固化重金属高强陶粒的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）配料：将原料按以下重量百分含量混合，城市脱水污泥40-80%、盐渍土15-50%、增塑剂5-10%、水料比0.2-0.35，混合后搅拌均匀；（2）造粒：将混合料放入制粒机中造粒，颗粒为球形或椭圆形；（3）干燥：将造粒后的颗粒放入干燥箱中干燥；（4）煅烧：再将干燥后的颗粒放入高温煅烧设备中烧结即得陶粒。中国发明专利申请号201610120181.0公开了一种疏水性纤维素有机纳米粘土复合重金属离子吸附陶粒的制备方法，该发明先对钠基蒙脱土有机化处理得有机蒙脱土，使蒙脱土从亲水性变成疏水性，再通过表面溶胶凝胶法在醋酸纤维素膜表面沉积二氧化钛薄膜，打浆后用十八烷基三甲氧基硅烷甲苯溶液制得疏水性复合醋酸纤维素膜浆，并和有机蒙脱土一起装入高速乳化均质机中进行插层反应，最后造粒、煅烧即可。
为了改善多孔陶粒在废水处理应用中对于重金属污染物的吸附能力，提升废水处理效果，有必要提出一种新型改性污泥陶粒，进而实现了多孔陶粒的重金属废水处理中的有效应用。
发明内容
针对目前普通多孔陶粒对重金属废水中的重金属污染物吸附性能不佳的缺陷，本发明提出一种用于重金属废水处理的污泥陶粒及制备方法，从而提升了多孔陶粒在重金属废水中的应用效果。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种用于重金属废水处理的污泥陶粒的制备方法，所述污泥陶粒是河道底泥、粉煤灰、蛭石粉、粘土、碳酸氢铵混合生料成球后烧结制得多孔陶粒，同时将纳米腐殖酸、异丙醇、碳酸钠、十二烷基苯磺酸钠、无水乙醇、去离子水混合制成混合液，最后将多孔陶粒在混合液中反复浸泡-烘干而制得，具体制备方法如下：
（1）以河道底泥为主要原料，与粉煤灰、蛭石粉、粘土、碳酸氢铵、水混合均匀后生料成球，然后高温烧结，得到多孔陶粒；
（2）将腐殖酸、异丙醇、碳酸钠、十二烷基苯磺酸钠、无水乙醇、去离子水混合均匀，球磨机研磨，得到均匀分散的腐殖酸浆液；
（3）将制备的多孔陶粒加入腐殖酸浆液中，浸泡一定时间后取出，然后烘干，重复上述浸泡-烘干过程，即得用于重金属废水处理的改性污泥陶粒。
优选的，步骤（1）中所述高温烧结的温度为1000-1200℃，烧结保温10-15min。
优选的，所述多孔陶粒的粒径为3-5mm。
优选的，步骤（1）中所述多孔陶粒制备中，河道底泥、粉煤灰、水、蛭石粉、粘土、碳酸氢铵的质量比例为100:50-70:60-80:20-30:20-25:1-1.5。
优选的，步骤（2）中所述腐殖酸浆液中，去离子水、腐殖酸、异丙醇、碳酸钠、十二烷基苯磺酸钠、无水乙醇的质量比例为100:40-50:3-5:1-2:0.5-1:2-4。
优选的，步骤（3）中所述浸泡时间为1-2h。
优选的，步骤（3）中所述烘干的温度为100-105℃，时间为15-20min。
优选的，步骤（3）中所述重复浸泡-烘干过程的次数为3-4次。
本发明还提供一直上述的制备方法制备得到的一种用于重金属废水处理的污泥陶粒
现有的多孔陶瓷微粒在废水处理中，对重金属的吸附性能差，限制了其应用。鉴于此，本发明提出一种用于重金属废水处理的污泥陶粒及制备方法，河道底泥为主要原料，与粉煤灰、蛭石粉、粘土、碳酸氢铵按一定原料配比混合均匀生料成球，然后在烧结制备多孔陶粒；将腐殖酸、异丙醇、碳酸钠、十二烷基苯磺酸钠、无水乙醇、去离子水按一定质量比混合均匀，通过球磨机研磨为细腻的腐殖酸浆液；将制备的多孔陶粒在腐殖酸浆液中浸泡，取出后在烘干，重复上述浸泡-烘干步骤若干次，制得改性污泥陶粒。本发明提供的改性污泥陶粒，采用纳米腐殖酸对陶粒进行改性处理，比表面积大，对重金属Pb、Cd、Cu等具有很强的吸附性且吸附率稳定，同时可多次回收利用，无二次污染，可广泛用于重金属废水处理，并且实现了河道底泥的资源化利用，达到了以废治废的目的。
本发明提出一种用于重金属废水处理的污泥陶粒及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1、本发明利用河道底泥为原料制备陶粒，利用纳米腐殖酸对重金属离子具有强烈的吸附作用的性质，采用腐殖酸对陶粒进行改性处理，得到的改性陶粒比表面积大，对重金属Pb、Cd、Cu等具有很强的吸附性且吸附率稳定，可用于重金属废水处理。
2、本发明制得的污泥陶粒可多次回收利用，不会对环境产生二次污染，同时实现了河道底泥的资源化利用，达到了以废治废的目的。
发明人 （陈庆;司文彬;白涛;李钧;）