[发明专利]一种利用氨化污泥制备多孔钛酸钙的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，涉及一种利用氨化污泥制备多孔钛酸钙的方法。

背景技术

随着城市人口激增，城市生活污水排放量增大，这些生活污水可生化性好，各市都兴建了以生化法为基础的污水处理厂，实现了污水的达标排放。但是污水处理厂处理污水过程中，会产生大量的剩余污泥，这些污泥有机物含量高，含有寄生虫卵、病原微生物等致病生物和重金属，以及多氯联苯、二噁英等难降解有毒有害物质，如不妥善处理，易造成二次污染。

污泥的处理一直是水处理行业的难题，目前，对于剩余污泥的处理方法主要有土地利用、卫生填埋和焚烧等方法。这些方法成本高，存在着环境安全隐患。污泥中含有大量的有机物，这些有机物以生物残体为主，富含蛋白质，其中的很多成分都是宝贵的资源。因而，积极探讨污泥的综合利用方法，变废为宝，是污泥处置的最好出路。

多孔钛酸钙，是一类稳定的高性能重金属吸附剂，一般都采用溶胶-凝胶模板法合成(Dong Zhang，Chun-li Zhang，Pin Zhou，Journal of Hazardous Materials，2011年，186卷2-3期，p971–977；Dong Zhang,Min Wang,Guang-jun Ren,En-jun Song,Materials Science and Engineering C,2013年，33卷，p4677–4683)。该方法合成时需要用到柠檬酸、醋酸和聚乙二醇等作为络合剂、分散剂和催化剂，再加入致孔剂或模板材料。这些试剂材料昂贵，使得合成的钛酸钙成本很高，限制了多孔钛酸钙吸附剂在实际中的应用。

发明内容

本发明的目的，是提供一种利用氨化污泥制备多孔钛酸钙的方法，本方法生产工艺简单，成本低，同时解决了污泥的污染问题。

采用的技术方案是：

一种利用氨化污泥制备多孔钛酸钙的方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：

(1)、取新鲜的污泥，调整污泥的含水率为87-91％，制成泥浆，按泥浆和无水氯化钙质量比为1:0.1-0.5取无水氯化钙，将无水氯化钙加入泥浆中，置于捣碎匀浆机内，捣碎匀浆反应20-30min，超声波振荡处理30-60min，按泥浆和氨水质量比为1:0.1-0.4取质量浓度为25-28％的氨水，将氨水加入泥浆中，再次捣碎匀浆20-30min，密闭，在50-60℃条件下保温浸渍20-24h，得到氨化污泥钙胶，备用；

(2)、按钙与钛酸四丁酯摩尔比为1:1取钛酸四丁酯，在持续搅拌条件下，将钛酸四丁酯缓慢滴加入步骤(1)得到的氨化污泥钙胶中，滴完后，加热至80-90℃保温搅拌反应、蒸发，最后于105℃条件下烘干，制成钛-钙-污泥干凝胶，备用；

(3)、将步骤(2)制备的钛-钙-污泥干凝胶于650-950℃条件下，空气氛围中煅烧4-6h，即得；

所述步骤(1)超声波振荡处理时超声波频率40KHz，超声功率200-500W。

所述步骤(1)中捣碎匀浆时，捣碎搅拌速度≥5000r/min。

本发明的优点在于：

本发明利用氨化污泥，制备一种低成本的、高性能的多孔钛酸盐类重金属吸附材料，本发明制造工艺简单、操作方便，使用原料成本较低，适于广泛应用，同时对污泥进行了处理，解决了污泥对环境污染的问题，变废为宝，具有较好的经济效益和环境效益。

附图说明

图1为实施例2中多孔钛酸钙2的XRD谱。

图2为实施例2中多孔钛酸钙2的扫描电镜照片。

具体实施方式

实施例1

一种利用氨化污泥制备多孔钛酸钙的方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：

取1000g调整含水率为87％的剩余污泥，加入100g无水氯化钙，以5000r/min搅拌速度，捣碎匀浆25min，置于200W的40KHz超声波振荡器内振荡60min，加入200g氨水，再次捣碎匀浆反应25min，密闭，在55℃条件下保温浸渍24h，得到氨化污泥钙胶；在持续搅拌条件下，逐滴加入307g钛酸四丁酯，滴加完后，加热至85℃保温搅拌反应、蒸发，最后于105℃烘干，置于箱式电炉中，于750℃条件下，空气氛围中煅烧6h，得到多孔钛酸钙1；

上述无水氯化钙(CaCl₂)为分析纯试剂；氨水为分析纯试剂，质量浓度(NH₃)为26％。

实施例2

一种利用氨化污泥制备多孔钛酸钙的方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：