[发明专利]一种疏浚底泥活化吸附剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于吸附剂技术领域，公开了一种疏浚底泥活化吸附剂及其制备方法和应用，该吸附剂包括以下制备原料：疏浚底泥粉煤灰混合物、活化剂和碱溶剂；其中，所述疏浚底泥粉煤灰混合物包含疏浚底泥和电厂粉煤灰；以疏浚底泥和电厂粉煤灰为原料，变废为宝，实现资源化利用，且通过氢氧化钠的碱溶作用破坏原料疏浚底泥和粉煤灰所含石英中的Si‑O，使其玻璃体结构解体，微量氯化锌水热反应釜内使氢和氧从疏浚底泥粉煤灰混合物中释放出来，在表面构成丰富的含氧基团，有利于重金属离子的吸附；其制备方法简单，无需高温热解，耗能低，更加经济环保。

技术领域

本发明涉及吸附剂技术领域，具体涉及一种疏浚底泥活化吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，我国的工业化建设处于高速发展的阶段，在现代化进程不断加快的同时，人们经济水平与生活质量不断提升，但也伴随着环境的负荷越来越重。我们赖以生存的地球，正遭受着大气、水体、土壤以及生物等方面的污染，其中，人类活动所带来水体中重金属的污染，威胁着人类的健康生存，同时，大量的河道疏浚底泥已对环境构成严重的威胁。因此，重金属废水的处理以及城市河道疏浚底泥的处理成为众多学者研究的课题。

粉煤灰是一种火山灰质矿物外加剂，是火力发电厂燃煤锅炉排出的烟道灰，作为一种工业副产品，对环境有很大的影响。随着我国能源工业的稳步发展，火力发电厂产出的粉煤灰产量也在不断地扩大，但目前我国对于粉煤灰的有效利用只停留在30％左右。由于粉煤灰松散且密度小，大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，对环境带来了极大的危害，而且其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。所以，如何合理有效的利用粉煤灰，并将其资源化发展，是当今环境保护研究的热门领域之一。

河道疏浚底泥中有机碳含量少，含沙量高，粒径呈现多级分布，主要成分为无机砂质。学者Smith提出，向疏浚底泥中添加低灰分、高含碳量的物质能提高其泥质衍生吸附剂的吸附性能。粉煤灰是燃煤发电的火力发电厂从烟道中排出的一种工业废渣，其主要成分为二氧化硅、氧化铝及未燃烧完全的碳，具有多孔性和较大的比表面积，因此，具备吸附重金属离子的潜在使用价值。通过将河道疏浚底泥与粉煤灰混合通过化学活化法制得吸附剂，可大大降低制备吸附剂的成本，并实现疏浚底泥资源化过程中能量经济高效循环利用。但是化学活化法需要在高温(600℃)下热解形成多孔的吸附剂，这个过程耗能过大，且高温热解产生的有害气体仍具有一定的环境污染性，如何降低热解温度、改善化学活化效果以及降低成本，是目前该领域急需突破的技术难题。

目前，大部分的泥基吸附剂都是基于废水生化处理系统的活性污泥制备的，其有机质含量较高，通过化学活化在高温下极易碳化形成多孔型吸附剂。目前的吸附剂制备方法多在高温条件下通过热解反应，使活性污泥中的有机物热解产生大量的CO₂气体而形成不同孔径的吸附剂。但是，目前在南方一些城市(例如深圳等)，其城市内遍布河道，在水质净化工程中会产生大量的疏浚底泥，其产生量远远高于市政污水处理系统的剩余活性污泥，因此，以疏浚底泥为原料，开发适用于水体重金属污染处理的吸附剂具有重要意义。但是，城市河道疏浚与活性污泥的主要成分差别很大，将作为原料制备吸附剂的研究还很少。这主要是因为城市河道的疏浚底泥主要为无机的砂质，碳含量较少，且在高温下不易热解出气体，无法产生大量的孔洞，所制备的吸附剂的吸附性能受到影响。同时，热解的温度直接影响吸附剂的孔特征，在保证孔结构不因温度过高而破坏的情况下，温度越高孔隙率越大，但仅通过高温碳化过程制得的吸附剂孔结构并不发达，还应进一步活化处理。而底泥表面所含有的表面官能团(如羧基、羟基、羰基、内酯基等)也会随着温度的升高而转化为其它物质，不易保留，合理的控制热解温度既可增大吸附剂的比表面积，又能利用有机官能团吸附重金属离子。因此，相对较低的温度下制备表面含有丰富官能团，孔隙率高，孔结构发达的吸附剂对水体重金属的去除有重要意义。

发明内容