[发明专利]一种基于累托石负载球状纳米钙盐氧化剂的制备方法

说明书

一种基于累托石负载球状纳米钙盐氧化剂的制备方法，包括以下步骤，（1）、累托石的预处理；（2）、利用不同方法制得不同负载物质；（3）、预处理后的累托石与负载物质的聚合得到基于累托石的聚合材料，即球状纳米钙盐氧化剂。本发明的累托石原料来源丰富，廉价易得；工艺流程简单，便于操作。累托石和球状纳米过氧化钙或球状纳米氢氧化钙的骨架结构产生了大量的大孔径层柱状三维结构，在市政污泥深度脱水时，这些通道都能作为污泥脱水通道，提高了市政污泥脱水性能。

技术领域

本发明属于负载纳米材料的合成技术领域，具体涉及一种基于累托石负载球状纳米钙盐氧化剂的制备方法，累托石负载球状纳米钙盐氧化剂可用于市政污泥的深度脱水。

背景技术

随着我国经济迅速发展，城市化水平的不断提高，城镇污泥产生量逐年增加。污泥作为一种介于固体与液体之间的物质，其主要特点是含水率高（可高达99 %以上）。过高的含水率造成污泥体积大，占地面积大，运输费用高等实际问题。目前城镇污水处理厂常用的脱水技术为机械脱水，通过机械压力的作用，脱出污泥的胞外水。但随着施加外力，污泥颗粒间聚集，污泥的排水通道即颗粒间间隙在外力作用下逐渐减小，导致更多的水分被锁在污泥内无法排除。且机械脱水对于胞内水的去除效果很小。因此需要对污泥进行调理作用，破坏污泥的胞外聚合物，释放出胞内水并构建大量的排水孔道使污泥水分得到有效的脱除。

累托石是一种具有层状结构的硅酸盐矿物，具有较大的比表面积，其层状结构能够提供大量的依附点位作为负载物质的负载基底，与球状纳米钙盐形成的负载物质具有骨架结构，这种骨架结构产生了大量的大孔径层柱状三维结构，为市政污泥深度脱水提供大量的脱水通道。污泥颗粒中的结合水因胞外聚合物的存在难以脱除，球状纳米钙盐在一定条件下可以产生具有高氧化还原电位的·OH或产生OH^-，而·OH的无选择性氧化和OH^-的强碱性使其能够破坏污泥颗粒的胞外聚合物，释放出结合水。再结合机械脱水，电渗透脱水等技术实现污泥的深度脱水。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种基于累托石负载球状纳米钙盐氧化剂的制备方法，本方法采用累托石为负载材料的负载基底，利用原位插层法将负载物质与累托石结合。通过累托石的预处理，负载物质的制备和累托石与负载物质的聚合得到产物。负载物质与累托石的结合，充分利用了累托石特殊的层状结构固化负载物质，防止其在修复介质中的过度分散。负载物质又可对累托石的骨架结构起到反支撑作用。累托石中天然含有的Fe²⁺为·OH的产生提供催化物质，无需外加催化剂。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种基于累托石负载球状纳米钙盐氧化剂的制备方法，包括以下步骤，

（1）、累托石的预处理：在室温下，取累托石1-10 g，按固液比1:（5-15）加入蒸馏水，在超声条件下使用磁力搅拌器搅拌10-30分钟，制得累托石悬浮液；将所得的累托石悬浮液静置陈化12-24 h，再用无水乙醇和去离子水离心洗涤，将所得固体在105℃条件下烘24 h，然后研磨至50-100 μm，备用；

（2）、利用不同方法制得不同负载物质；

（3）、预处理后的累托石与负载物质的聚合：将研磨过后的累托石按固液比1: 5-15加入蒸馏水，制得载体悬液，搅拌8-12 h；将一定量的负载物质制成质量分数为10-30 %的负载物质悬液，搅拌8-12 h；再将负载物质悬液逐滴滴入载体悬液，在超声条件下，搅拌12-24 h后，经离心将固体物质从溶液中分离出来，分别用无水乙醇与去离子水洗涤3-5次后，真空干燥6-12 h后得到基于累托石的聚合材料，即球状纳米钙盐氧化剂。

步骤（2）中负载物质为球状纳米过氧化钙，其基本形貌为球状，粒径在5nm-200nm。

球状纳米过氧化钙的制备包括以下步骤：