[发明专利]以给水污泥为原料制备M2+

说明书

本发明提供了一种利用含铁含铝给水污泥制备M²⁺‑Al³⁺‑Fe³⁺类水滑石材料的方法及应用。其方法为：将含无定型铁、铝氢氧化物的给水污泥加稀盐酸酸化，调节pH值，搅拌，使无定型氢氧化铁和氢氧化铝转化为Fe³⁺和Al³⁺，再加入一定量二价金属盐和尿素，在120～180℃反应12～48h，将所得沉淀洗涤，过滤，干燥，即可得到M²⁺‑Al³⁺‑Fe³⁺多元类水滑石材料。该方法是自来水厂给水污泥资源化利用的一种新方法，具有设备投资小、能耗低和所得产品用途广泛，附加价值高的优点。

技术领域

本发明属于废弃物资源化处理技术领域，具体而言，涉及一种以含铁含铝给水污泥为原料制备M²⁺-Al³⁺-Fe³⁺类水滑石材料的方法。

背景技术

目前，国内外对给水污泥的处置方式大概有以下几种途径：陆上埋弃、卫生填埋、土地利用、海洋投弃以及综合利用等方式，然而给水污泥存在高能耗的浓缩脱水处理过程和产量巨大的问题，给自然环境和社会发展带来了挑战。从社会发展角度来看，资源化利用方式将是给水污泥处置的重要趋势。给水污泥的资源化开发利用主要集中在直接利用给水污泥的吸附性能方面。例如：吕景花等人研究表明，给水厂铝污泥脱水后作为吸附剂吸附水中的磷具有很好的效果，有作为专门吸附磷物质的潜力(CN108786717A，一种改性给水污泥颗粒的制备方法及其在去除水中磷酸盐上的应用)。徐颖等人报道将给水污泥用于染料废水和含油废水的处理，对其中的有机污染物有很好的吸附效果(环境工程学报,2018, 12(3):712-719.)。林璐、胥嘉瑞等考察了不同粒径给水污泥对砷(Ⅲ)的吸附效果(环境科学,2013,34(7):2758-2765.)。

但是，对于给水污泥中大量含有铝、铁等元素的化合物的循环回收利用的研究较少。给水污泥中存在大量含硅、铝、铁、钙等元素的化合物，其中铝和铁主要以无定型氢氧化物的形式存在，以铝盐为混凝剂时其含量以氧化物形式表示为 Al₂O₃的含量约占29.7±1.3％，Fe₂O₃的含量约占10.2±1.2％，以铁盐为混凝剂时其含量以氧化物形式表示为Al₂O₃的含量约占10.0±4.8％，Fe₂O₃的含量约占 26.0±1.6％。由于给水污泥中铝、铁含量大，因此有一定回收利用价值。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明的第一个目的在于提供一种以含铁含铝给水污泥为原料制备多元M²⁺-Al³⁺-Fe³⁺类水滑石材料的方法。该方法通过酸化，加入二价金属离子和尿素，水热反应、过滤、洗涤制备多元M²⁺-Al³⁺-Fe³⁺类水滑石材料，具有反应步骤少，设备投资小，能耗低的优点。

为了实现本发明的上述目的，发明人通过大量试验研究并不懈努力，最终获得了如下技术方案：一种利用含铁含铝给水污泥制备M²⁺-Al³⁺-Fe³⁺类水滑石材料的方法，该方法包括以下步骤：

(1)给水污泥酸化

向含无定型氢氧化铁和氢氧化铝的给水污泥中加入稀盐酸，调节pH＝0.5～ 2.0，充分搅拌使无定型氢氧化铁和氢氧化铝转化为Fe³⁺和Al³⁺；

(2)制备M²⁺-Al³⁺-Fe³⁺类水滑石材料