公布日：2023.02.21
申请日：2021.08.18
分类号：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
本发明属于废弃物资源化利用和水处理技术领域，具体公开了一种复合污泥炭滤料及其制备方法与应用。本发明通过提供一种污泥炭的改性与成型方法，制备出了一种粒状的复合污泥炭滤料，具体制备方法为：利用HCl溶液和FeCl3溶液分次对污泥炭改性；改性后的污泥炭进行600～700℃的高温处理；复合污泥炭滤料的制作。本发明将废弃物资源化，转变为可高效吸附水体氮磷的滤料颗粒，将其应用到水体生态修复工程中，来对高营养化水体中的铵盐和磷盐进行吸附，这种颗粒具有较高的耐水性，且提高了污水处理的效率、降低了成本。
权利要求书
1.一种复合污泥炭滤料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤如下：1)污泥炭的改性处理：将污泥炭与HCl溶液混合，进行改性处理，取出固体洗净，然后与FeCl3溶液混合，进行二次改性，取出固体洗净，研磨得到改性污泥炭；2)改性污泥炭的高温处理：将步骤1)中得到的改性污泥炭置于管式炉中，在惰性气体下进行高温处理；3)复合污泥炭滤料的制作：将轻质陶粒与胶黏剂混合，再将其置于步骤2)处理后的改性污泥炭中，搅拌，静置后得到复合污泥炭滤料。
2.根据权利要求1所述的一种复合污泥炭滤料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中污泥炭与HCl溶液的固液比为1:10～15，其中HCl溶液的质量分数为12～15％。
3.根据权利要求1所述的一种复合污泥炭滤料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中污泥炭与FeCl3溶液的固液比为1:10～15，其中FeCl3的浓度为0.5～0.7mol/L。
4.根据权利要求1～3任一项所述的一种复合污泥炭滤料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中研磨后的粒径为0.5～3mm。
5.根据权利要求1所述的一种复合污泥炭滤料的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中处理温度为600～700℃，处理时间为30～90min。
6.根据权利要求1所述的一种复合污泥炭滤料的制备方法，其特征在于，所述步骤3)轻质陶粒、胶黏剂和改性污泥炭的质量比依次为10-12：1：1。
7.根据权利要求6所述的一种复合污泥炭滤料的制备方法，其特征在于，所述胶黏剂为铸工胶。
8.根据权利要求1所述的一种复合污泥炭滤料的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中搅拌时间为4～6min，静置时间为7～8h。
9.如权利要求1～8任一项所述的复合污泥炭滤料的制备方法制备得到的复合污泥炭滤料。
10.如权利要求9所述的复合污泥炭滤料在水体富营养化治理中吸附氮盐、磷盐的应用。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种复合污泥炭滤料及其制备方法与应用，本发明制备的复合污泥炭滤料对环境没有二次污染，同时还具有良好的耐水性和稳定性，制备成本低，吸附效果好。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种复合污泥炭滤料的制备方法，具体制备步骤如下：
1)污泥炭的改性处理：将污泥炭与HCl溶液混合，进行改性处理，再取出固体洗净，然后与FeCl3溶液混合，进行二次改性，取出固体洗净，研磨得到改性污泥炭；
2)改性污泥炭的高温处理：将步骤1)中得到的改性污泥炭置于管式炉中，在惰性气体下进行高温处理；
3)复合污泥炭滤料的制作：将轻质陶粒与胶黏剂混合，再将其置于步骤2)处理后的改性污泥炭中，搅拌，静置后得到复合污泥炭滤料。
优选的，步骤1)中污泥炭与HCl溶液的固液比为1:10～15，其中HCl溶液的质量分数为12～15％。
优选的，步骤1)中污泥炭与FeCl3溶液的固液比为1:10～15，其中FeCl3的浓度为0.5～0.7mol/L。
优选的，步骤1)中研磨后的粒径为0.5～3mm。
优选的，步骤2)中处理温度为600～700℃，处理时间为30～90min。
优选的，步骤3)轻质陶粒、胶黏剂和改性污泥炭的质量比依次为10-12：1：1。
优选的，胶黏剂为铸工胶。
优选的，步骤3)中搅拌时间为4～6min，静置时间为7～8h。
本发明的另一目的是提供一种复合污泥炭滤料制备方法制备得到的复合污泥炭滤料。
本发明的再一目的是提供一种复合污泥炭滤料在水体富营养化治理中吸附氮盐、磷盐的应用。
本发明制备的复合污泥炭滤料颗粒应用于水体生态修复工程中，复合滤料颗粒表面通过物理吸附、阳离子交换和共沉淀的方式对富营养化水体中的NH4+、NO3-、PO43-以及有害有机物质进行吸附，来降低水体中的氮素、磷素营养和有机污染，来减轻水体的富营养化程度。具体的操作步骤是用HCl和FeCl3溶液依次对污泥炭进行改性，经过高温烧制，再用胶黏剂使污泥炭包裹在陶粒表面，一方面固定住污泥炭使之成型，另一方面减少污泥炭的用量来减少成本。制成的复合滤料颗粒具有97.47％的水溶解残留率，和对铵态氮的平均去除率为25.07％，对磷酸盐的平均去除率为41.54％，可以用作浮岛浮床填充物和生态滤墙颗粒等水体富营养化修复设施。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
污泥炭经过改性后，增加了表面的H+、Fe3+、Cl-等官能团，其可与水体中NH4+、PO43-等离子进行离子交换或共沉淀，改性后污泥炭经高温处理比表面积由54.78m2/g提高到128.65m2/g，提高氮磷的吸附容量。
本发明采用铸工胶作为胶黏剂，使改性污泥炭包裹在陶粒表面，制备得到复合污泥炭滤料颗粒，该材料具有良好的耐水性和稳定性，且生产成本低，吸附效果好。
（发明人：杨肖娥;吴若凡;代快;李江舟;李红娟;杨川）