专利名称：一种以净水污泥为原料制备除磷吸附剂的方法
技术领域：
本发明涉及水污染控制工程领域，具体涉及一种以净水污泥为原料制备除磷吸附剂的方法。该方法制得的吸附剂可用于工业废水的第三级处理，不仅大大降低排放水中的磷含量，而且能够实现资源的循环利用。
背景技术：
为了满足人们日益增长的对环境的保护意识及对自身生存环境的严格要求，必须对产生量越来越大的工业废水进行深度处理。磷是造成水体富营养化及藻类过度繁殖的重要因素之一，因此必须严格控制排放到水体中的磷含量。
一般来说，当水体中总磷浓度超过0. 02mg/L时，则认为该水体处于富营养化状态，而当总磷浓度超过0. 05mg/L时，适当的环境条件即可引起藻类及某些水生植物的过度生长。目前，除磷的方法主要包括生物法、化学法及两种方法的结合和吸附法，其中利用固体吸附剂的吸附法除磷具有经济、高效且吸附剂可重复利用的特点。净水污泥是自来水厂生产自来水的过程中为了去除水中的悬浮物而使用了大量的混凝剂(铝盐或铁盐等)之后所形成的，由于大量混凝剂的投加而使混凝剂成为了净水污泥的主要组成部分。由于自来水厂采用的原水通常以地表水为主，而地表水中的悬浮固体颗粒主要来自河水流动过程中对土壤的侵蚀，因此自来水厂产生的净水污泥具有土壤的一般特性。目前国内对净水污泥的研究尚处在初级阶段，而国外对净水污泥的研究比较早，净水污泥在一些发达国家通常采取脱水后进行资源化利用，比如利用脱水后的净水污泥生产陶粒、水泥、建筑用砖等。现在也出现了附加值更高的资源化利用新方法一制备吸附剂。国家在“十二五”规划中已对自来水厂净水污泥处理制定了明确目标，提出在“十二五”期间解决60个中心城市自来水厂的污泥治理问题。因此利用净水污泥制备用于去除水中磷的吸附剂将成为净水污泥资源化利用的重要途径之一。
发明内容
为解决上述技术存在的不足，本发明提供了一种以净水污泥为原料制备除磷吸附剂的方法，该方法制得的吸附剂可用于工业废水的第三级处理，不仅大大降低排放水中的磷含量，而且能够实现资源的循环利用。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现一种以净水污泥为原料制备除磷吸附剂的方法，包括以下步骤
(1)将自来水厂的净水污泥脱水至含水率为60 65%左右，然后加入添加剂，加入比例按照与干污泥的重量比为1 1000，混合均勻后放置3小时；
(2)利用造粒机将污泥制成直径1.5 2mm、长度为2 3mm的颗粒后放入鼓风干燥箱中，在105°C条件下干燥2小时后冷却至40°C左右，得除磷吸附剂半成品；(3)配制浓度为0.1mol/L、温度为40°C的硝酸铈溶液，将步骤(2)中制得的温度为40°C左右且干燥后的除磷吸附剂半成品放入配制好的硝酸铈溶液中，使硝酸铈对吸附剂半成品表面进行改性，浸泡2小时后取出，干燥1小时；
(4)将步骤(3)中制得的吸附剂放入马弗炉中，在400°C的温度条件下煅烧4小时，冷却至室温得到除磷吸附剂产品。进一步的，步骤(1)中所述添加剂为浓硫酸。进一步的，步骤(1)中所述干污泥为完全脱水后的净水污泥。进一步的，步骤(3)中所述改性剂为硝酸铈，浓度为0. lmol/L、浸泡改性时间为2小时，温度为40°C。本发明的有益效果是
本发明中通过在净水污泥中加入浓硫酸及采用硝酸铈溶液对吸附剂表明进行改性，大大提高了吸附剂对磷的吸附效果；本发明“以废治废”，实现了固体废弃物的资源化利用。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中
图1为本发明实施例1中不同煅烧温度对吸附剂比表面积影响的比较图；图2为本发明实施例2中，商品氧化铝吸附剂与本发明随运行时间增加出水磷浓度变化的对比图3为本发明实施例2中，商品氧化铝吸附剂与本发明随运行时间增加出水磷去除率变化的对比图4为本发明实施例3中，未经硝酸铈改性与经过硝酸铈改性的除磷吸附剂随运行时间增加出水磷浓度变化的对比图5为本发明的实施例3中，未经硝酸铈改性与经过硝酸铈改性的除磷吸附剂随运行时间增加出水磷去除率变化的对比图。
具体实施例方式下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。实施例1
参见图1所示，一种以净水污泥为原料制备除磷吸附剂的方法，包括以下步骤
(1)将自来水厂的净水污泥脱水至含水率为60%后，称取1OOOg该净水污泥，加入0.4g浓硫酸混合均勻后放置3小时；
(2)然后放入鼓风干燥箱中，在105°C条件下干燥2小时后冷却至40°C左右；
(3)配制浓度为0.1mol/L、温度为40°C的硝酸铈溶液，将步骤(1)中干燥后的污泥放入配制好的硝酸铈溶液中，使硝酸铈对吸附剂半成品表面进行改性，浸泡2小时后取出，干燥1小时；
(4)将步骤(3)中制得的吸附剂分成8份分别在不同的温度条件下置于马弗炉中进行煅烧4小时，冷却至室温后将吸附剂研磨成大小为100目的颗粒，测定不同煅烧温度下吸附剂的比表面积。
实施例2
参见图2、3所示，一种以净水污泥为原料制备除磷吸附剂的方法，包括以下步骤
(1)将自来水厂的净水污泥脱水至含水率为60%后，称取IOkg该净水污泥，加入4g浓硫酸混合均勻后放置3小时；
(2)利用造粒机将污泥制成直径1.5 2mm、长度为2 3mm的颗粒后放入鼓风干燥箱中，在105°C条件下干燥2小时后冷却至40°C左右，得除磷吸附剂半成品；
(3)配制浓度为0.lmol/L、温度为40°C的硝酸铈溶液，将步骤(1)中制得的除磷吸附剂半成品放入配制好的硝酸铈溶液中，使硝酸铈对吸附剂半成品表面进行改性，浸泡2小时后取出，干燥1小时；
(4)将步骤(3)中制得的吸附剂放入马弗炉中，在400°C的温度条件下煅烧4小时，冷却至室温得到除磷吸附剂产品；
(5)采用磷酸二氢钾(分析纯)配制含磷浓度为10mg/L的水样；
(6)将步骤(4)中制备好的除磷吸附剂和商品氧化铝吸附剂各IOOOg分别装入两根内径为8cm、高度为120cm的有机玻璃管吸附柱中，采用下部进水，上部出水的方式通入步骤(5)中配制的含磷水样；
(7)采用《钼酸铵分光光度法》(GB11893-89)测量步骤(6)中吸附后出水中磷的浓度。实施例3
参见图4、5所示，一种以净水污泥为原料制备除磷吸附剂的方法，包括以下步骤
(1)将自来水厂的净水污泥脱水至含水率为60%后，称取IOkg该净水污泥，加入4g浓硫酸混合均勻后放置3小时；
(2)利用造粒机将污泥制成直径1.5 2mm、长度为2 3mm的颗粒后放入鼓风干燥箱中，在105°C条件下干燥2小时后冷却至40°C左右，得除磷吸附剂半成品；
(3 )将步骤(2 )中制得的吸附剂放入马弗炉中，在400 0C的温度条件下煅烧4小时，冷却至室温得到除磷吸附剂产品；
(4)采用磷酸二氢钾(分析纯)配制含磷浓度为10mg/L的水样；
(5)将步骤(3)中制备好的除磷吸附剂和商品氧化铝吸附剂各IOOOg分别装入两根内径为8cm、高度为120cm的有机玻璃管吸附柱中，采用下部进水，上部出水的方式通入步骤(4)中配制的含磷水样；
(6)采用《钼酸铵分光光度法》(GB11893-89)测量步骤(5)中吸附后出水中磷的浓度。进一步的，从图1可见，当煅烧温度为400°C时，所得吸附剂的比表面积最大。由于吸附剂比表面积的大小是影响吸附效果的重要因素之一，因此制备除磷吸附剂的煅烧温度确定为400°C。进一步的，从图2和图3可见，与商品氧化铝吸附剂相比，利用净水污泥制备的除磷吸附剂对磷的吸附去除效果远远高于商品氧化铝对磷的吸附去除效果。图2中1# 商品氧化铝吸附剂；2# 利用净水污泥制备的除磷吸附剂(硝酸铈改性);图3中1# 商品氧化铝吸附剂；2# 利用净水污泥制备的除磷吸附剂(硝酸铈改性)。进一步的，从图4和图5可见，与未经硝酸铈改性的除磷吸附剂相比，利用经硝酸铈改性的除磷吸附剂对磷的吸附去除效果好于未经硝酸铈改性的除磷吸附剂对磷的吸附去除效果。图4中1# 利用净水污泥制备的除磷吸附剂(未经硝酸铈改性)；2# 利用净水污泥制备的除磷吸附剂(硝酸铈改性)；图5中Is 利用净水污泥制备的除磷吸附剂(未经硝酸铈改性)；2# 利用净水污泥制备的除磷。 需要强调的是，上述设施例虽然对本发明作了比较详细的说明，但是这些说明只是对本发明说明性的，而不是对发明的限制，任何不超出本发明实质精神内的发明创造，均落在本发明权利保护范围之内。
权利要求
1.一种以净水污泥为原料制备除磷吸附剂的方法，其特征在于，包括以下步骤(1)将自来水厂的净水污泥脱水至含水率为60 65%左右，然后加入添加剂，加入比例按照与干污泥的重量比为1 1000，混合均勻后放置3小时；(2)利用造粒机将污泥制成直径1.5 2mm、长度为2 3mm的颗粒后放入鼓风干燥箱中，在105°C条件下干燥2小时后冷却至40°C左右，得除磷吸附剂半成品；(3)配制浓度为0.lmol/L、温度为40°C的硝酸铈溶液，将步骤(2)中制得的温度为40°C左右且干燥后的除磷吸附剂半成品放入配制好的硝酸铈溶液中，使硝酸铈对吸附剂半成品表面进行改性，浸泡2小时后取出，干燥1小时；(4)将步骤(3)中制得的吸附剂放入马弗炉中，在400 0C的温度条件下煅烧4小时，冷却至室温得到除磷吸附剂产品。
2.根据权利要求1所述的以净水污泥为原料制备除磷吸附剂的方法，其特征在于步骤(1)中所述添加剂为浓硫酸。
3.根据权利要求1所述的以净水污泥为原料制备除磷吸附剂的方法，其特征在于步骤(1)中所述的干污泥为完全脱水后的净水污泥。
4.根据权利要求1所述的以净水污泥为原料制备除磷吸附剂的方法，其特征在于步骤(3)中所述采用浓度为0. lmol/L、温度为40°C的硝酸铈溶液对吸附剂半成品进行浸泡改性，浸泡时间为2小时。
全文摘要
本发明公开了一种以净水污泥为原料制备除磷吸附剂的方法，包括将净水污泥脱水至含水率在60～65%左右，然后加入一定量的浓硫酸混合均匀放置一定时间；将加浓硫酸后的脱水污泥利用造粒机制成直径1.5～2mm、长度为2～3mm的颗粒后放入鼓风干燥箱中，在105℃条件下干燥2小时后冷却至40℃左右；将温度为40℃左右的干燥后的吸附剂半成品放入一定浓度的硝酸铈溶液中浸泡2小时后取出，干燥1小时后放入马弗炉中，在400℃的温度条件下煅烧4小时，得到除磷吸附剂产品。本发明中通过在净水污泥中加入浓硫酸及采用硝酸铈溶液对吸附剂表面进行改性，大大提高了吸附剂对磷的吸附效果；本发明“以废治废”，实现了固体废弃物的资源化利用。
文档编号B01J20/06GK102553515SQ20121001706
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月19日 优先权日2012年1月19日
发明者王东田 申请人:苏州科技学院