[发明专利]基于污水厂污泥和反冲洗铁泥的磁性生物质炭的制备方法及其吸附亚甲基蓝的方法

说明书

本发明涉及基于污水厂污泥和反冲洗铁泥的磁性生物质炭的制备方法及其吸附亚甲基蓝的方法，针对目前污水厂污泥产量巨大，难以处理以及地下水除铁除锰水厂产生的大量反冲洗铁泥没有得到资源化利用两方面问题，本发明采用简单的热解法，以污水厂污泥为生物质来源，地下水除铁除锰水厂反冲洗铁泥为磁源，制备了一种磁性纳米/胶体复合材料——以Fe₃O₄为磁核的磁性生物质炭。该材料不仅可以高效去除水中的亚甲基蓝(MB)，而且具有良好的磁性，吸附完成后可以用简易磁铁从水中快速回收。这种完全由废弃物制备磁性生物炭的方法，不仅解决了污泥处理处置难题，还提供了性能良好的水处理吸附材料。

技术领域：

本发明属于废弃物资源化和环境水处理领域。

背景技术：

亚甲基蓝是一种阳离子染料，被广泛应用于纺织品的着色。它毒性较大，含有大量有机化合物，溶解度高，难以降解，对环境和人体都有极大危害。吸附法是染料废水修复中最常用的方法之一。一般来说，吸附技术不会留下副产物，且对去除水中的染料特别有效，吸附法的核心在于吸附剂的选取。由于生物质炭吸附效率高且来源广泛，是当前水污染吸附剂的研究热点之一，但是生物质炭粉末无法从水中快速有效分离，传统分离步骤易造成二次污染，如何实现生物质炭与水体的快速有效分离是其大规模应用的挑战，而将生物质炭赋予磁性是其应对分离和回收挑战的有效策略。

近年来，由于人口增长和污水处理厂处理能力的提高，污水厂污泥产量急剧增加。而污泥处理已成为污水处理厂的主要问题之一，传统的污泥处理方法花费高的同时还极易造成二次污染。考虑将污泥废弃物转化为生物炭，不仅为污泥处置提供了一种途径，而且可以降低生物炭的制备成本。同时，近二十年来，东北地区建立了大量地下水除铁除锰水厂，对铁锰含量过高的地下水进行处理。随着水厂的运行，会产生大量的铁泥，铁泥的后续处理成本很高，但是其中不含有有毒有害物质，将其进行再利用不会产生毒害风险。基于以上原因，本发明提供了一种方法，利用污泥废弃物和铁泥废弃物通过热解法制备Fe₃O₄磁性生物质炭，并将其应用于水中亚甲基蓝的去除。该发明完全利用废弃物，不仅为污水厂污泥和给水厂铁泥的处置提供了一种低成本且环保的处置方法，也为水体中亚甲基蓝的去除提供了廉价高效的吸附材料。

发明内容：

本专利中使用的地下水除铁除锰水厂反冲洗铁泥和污水厂污泥使用前都未经烘干，均为泥水混合物，将两者按质量比1：5的比例混合(污泥干重)。将悬浮液搅拌并用超声仪器超声处理10分钟，使两种污泥充分混合。然后将混合物在烘箱中干燥。将干燥后的产品研磨并过筛，将过筛后的产物置于密闭容器中并在马弗炉中以600℃的温度热解1小时。然后将热解产物用去离子水洗涤6-8次，采用外加磁场将磁性物质从水中分离出来。将分离后的磁性物质浸泡在0.5mol/L的盐酸中，浸泡时间为9小时，期间在摇床上不间断地振荡。将处理过后的磁性物质用外加磁场分离出来，使用去离子水反复冲洗6-8次，并放置在烘箱中烘干，得到磁性生物炭颗粒。并将上述磁性吸附剂用于水中亚甲基蓝的去除。

该发明的优点在于：

①该发明制得的材料对亚甲基蓝有良好的吸附效果，最大吸附量达到296.52mg/g，对于生物炭吸附能力较弱这一应用瓶颈是一种有益的尝试。

②制得产物具有良好的磁性，饱和磁化强度达到25.60emu/g，可以用一块磁铁将其容易地从水体中分离出来。

③该发明的原料污水厂污泥及地下水除铁除锰水厂反冲洗铁泥均为废弃物，属于废弃物资源化，既节约了污泥处理成本，又保护了环境。

④该发明采用除铁锰水厂铁泥作为磁性生物质炭的磁源，对比采用铁盐药剂作为磁性生物质炭的磁源，经济环保。

⑤生成的产物具有比较稳定的性质，利于在自然环境下保存。

附图说明：

图1为本发明Fe₃O₄磁性生物炭的电镜扫描检测图；