[发明专利]一种多孔陶粒载体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多孔陶粒载体及其制备方法，该多孔陶粒载体有以下特征：表面粗糙、疏松多孔，颗粒孔隙率高达45‑55%，比表面积达200‑400m²/g；化学性质稳定，1+1盐酸溶出率＜1%；重金属浸出量在标准以下，无浸出毒性造成的二次污染；机械强度高，抗压强度达到20‑30MPa，可作为废水处理中的催化剂与吸附剂的载体材料。

技术领域

本发明涉及一种多孔陶粒载体及其制备方法。

背景技术

调研结果显示我国污水处理厂所产生的污泥已经超过3000万吨/年，有80％没有得到妥善处理，如何实现污泥减量化、稳定化、无害化，最终达到资源化，已经成为深受关注的重大课题。目前污泥资源化方式包括厌氧发酵、焚烧发电、堆肥土地利用、建材使用等。

在建材使用领域，利用污泥制备陶粒是一个重要的研究方向。在烧制过程中，有机物燃烧产气膨胀成孔，并产生可利用热量，而无机物作为骨架填充原料，污泥中重金属被固定晶格化，不会产生二次污染。现有的污泥陶粒主要用作水泥填料、保温材料等。例如中国专利CN 103723999 A公布了“一种城市给水污泥制备花卉陶粒的方法”，将给水污泥、煤泥、焦宝石板栗壳和废玻璃等干燥研磨后，成球烧结成花卉陶粒。中国专利CN103864404 A公布了“一种利用石英砂尾矿和污泥制作的陶粒及其制备方法”，由石英砂尾矿粉、污泥、河道底泥及助剂烧结而成，使用污泥为含水率10％-20％的活性污泥，制得陶粒符合路基材料、混凝土骨料、轻质砖填充料及水泥生产的指标要求。这些陶粒制备工艺为：干燥-粉磨-混合造粒-烧结，工艺条件及控制比较简单，能耗较高，制得多孔陶粒多为为闭孔结构，强度高、质量轻，适合于建材使用。

利用污泥烧制多孔陶粒作为滤料/吸附剂成为目前污泥资源化一个重要研究方向。利用污泥与粘土作为主料，在配料中加入一定量的可燃尽物质(如木炭粉或砻糠)作为致孔剂，在低温下烧成时，使主体材料间造成孔隙；或者在高温下形成一定量的液相，在主体材料粘结的同时收缩而造成孔隙。污泥包括给水厂污泥、河道淤泥、市政污泥等。目前，用掺加污泥的方式制备的多孔陶粒多用于污水处理中的生物滤料，例如中国专利CN103496946 A公开了“一种从水中滤除铬的陶粒滤料及其制备方法”，将工业污泥和粘土作为主料，配以木屑或者活性炭作为致孔剂，在还原气氛(N2、H2)中制备陶粒滤料以去除废水中的铬离子，六价铬离子从830mg/L降到5mg/L，吸附容量达到825mg/g。该发明中使用的是工业污泥，因此需额外添加了木屑，为了使得混合均匀，致孔剂需要经过粉磨处理；反应在还原氛围中，要求比较高，充N₂、H₂成本高；陶粒中添加铜盐/锌盐是吸附容量高的一个重要原因，添加量比较多，为5-10％。中国专利CN 104311128 A公布了“一种多孔隙发型陶粒及其制备方法”，利用市政污泥、丝瓜囊、水泥熟料与粉煤灰等热干馏制备多孔吸附性陶粒，制得陶粒孔隙率＞35％，盐酸可溶率＜2％，该发明为干馏+高温烧结工艺，工艺比较复杂，且要实现产业化，丝瓜囊来源有难度。

发明内容

本发明解决的技术问题是，对污水处理后产生的污泥进行处理，将其用于制成多孔陶粒材料，可应用于催化剂的载体。

本发明的技术方案是，提供一种多孔陶粒载体的制备方法，包括以下步骤：

(1)按重量份，以市政污泥20-60份、粘土10-20份、高岭土10-20份、粉煤灰10-20份、硅源2-5份为原料；将原料中的各组分混匀，再经挤压得陶粒坯料；所述硅源为水玻璃、气相二氧化硅和硅粉中的一种或几种；

(2)将所述陶粒坯料干燥后烧结，冷却，得到多孔陶粒载体；所述烧结是将干燥后的陶粒坯料先升温至300-600℃(优选350-500℃)下预烧10-40min，再升温至950-1150℃，保温10-40min。

进一步地，所述高岭土中含SiO₂40-60wt％、含Al₂O₃20-40wt％。