一种利用氨化污泥制备多孔钛酸钙的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于环境保护技术领域，涉及一种利用氨化污泥制备多孔钛酸钙的方法。
【背景技术】
[0002] 随着城市人口激增，城市生活污水排放量增大，这些生活污水可生化性好，各市都 兴建了以生化法为基础的污水处理厂，实现了污水的达标排放。但是污水处理厂处理污水 过程中，会产生大量的剩余污泥，这些污泥有机物含量高，含有寄生虫卵、病原微生物等致 病生物和重金属，以及多氯联苯、二噁英等难降解有毒有害物质，如不妥善处理，易造成二 次污染。
[0003] 污泥的处理一直是水处理行业的难题，目前，对于剩余污泥的处理方法主要有土 地利用、卫生填埋和焚烧等方法。这些方法成本高，存在着环境安全隐患。污泥中含有大量 的有机物，这些有机物以生物残体为主，富含蛋白质，其中的很多成分都是宝贵的资源。因 而，积极探讨污泥的综合利用方法，变废为宝，是污泥处置的最好出路。
[0004] 多孔钛酸钙，是一类稳定的高性能重金属吸附剂，一般都采用溶胶-凝胶模板法 合成（Dong Zhang，Chun-li Zhang, Pin Zhou, Journal of Hazardous Materials，2011 年， 186 卷 2-3 期，p971 - 977 ;Dong Zhang, Min Wang, Guang-jun Ren, En-jun Song, Materials Science and Engineering C, 2013 年，33 卷，p4677 _ 4683)。该方法合成时需要用到梓檬 酸、醋酸和聚乙二醇等作为络合剂、分散剂和催化剂，再加入致孔剂或模板材料。这些试剂 材料昂贵，使得合成的钛酸钙成本很高，限制了多孔钛酸钙吸附剂在实际中的应用。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的，是提供一种利用氨化污泥制备多孔钛酸钙的方法，本方法生产工 艺简单，成本低，同时解决了污泥的污染问题。
[0006] 采用的技术方案是：
[0007] 一种利用氨化污泥制备多孔钛酸钙的方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：
[0008] (1)、取新鲜的污泥，调整污泥的含水率为87-91 %，制成泥浆，按泥浆和无水氯化 钙质量比为1:〇. 1-0. 5取无水氯化钙，将无水氯化钙加入泥浆中，置于捣碎匀浆机内，捣碎 匀浆反应20-30min，超声波振荡处理30-60min，按泥浆和氨水质量比为1:0. 1-0. 4取质量 浓度为25-28%的氨水，将氨水加入泥浆中，再次捣碎匀浆20-30min，密闭，在50-60°C条件 下保温浸渍20-24h，得到氨化污泥钙胶，备用；
[0009] (2)、按钙与钛酸四丁酯摩尔比为1:1取钛酸四丁酯，在持续搅拌条件下，将钛酸 四丁酯缓慢滴加入步骤（1)得到的氨化污泥钙胶中，滴完后，加热至80-90°C保温搅拌反 应、蒸发，最后于l〇5°C条件下烘干，制成钛-钙-污泥干凝胶，备用；
[0010] (3)、将步骤（2)制备的钛-钙-污泥干凝胶于650-950°C条件下，空气氛围中煅烧 4 _6h，即得；
[0011] 所述步骤（1)超声波振荡处理时超声波频率40KHZ，超声功率200-500W。
[0012] 所述步骤（1)中捣碎匀浆时，捣碎搅拌速度彡5000r/min。
[0013] 本发明的优点在于：
[0014] 本发明利用氨化污泥，制备一种低成本的、高性能的多孔钛酸盐类重金属吸附材 料，本发明制造工艺简单、操作方便，使用原料成本较低，适于广泛应用，同时对污泥进行了 处理，解决了污泥对环境污染的问题，变废为宝，具有较好的经济效益和环境效益。
【附图说明】
[0015] 图1为实施例2中多孔钛酸钙2的XRD谱。
[0016] 图2为实施例2中多孔钛酸钙2的扫描电镜照片。
【具体实施方式】
[0017] 实施例1
[0018] -种利用氨化污泥制备多孔钛酸钙的方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：
[0019] 取1000 g调整含水率为87%的剩余污泥，加入100g无水氯化钙，以5000r/min搅 拌速度，捣碎匀浆25min，置于200W的40KHz超声波振荡器内振荡60min，加入200g氨水， 再次捣碎匀浆反应25min，密闭，在55°C条件下保温浸渍24h，得到氨化污泥钙胶；在持续搅 拌条件下，逐滴加入307g钛酸四丁酯，滴加完后，加热至85°C保温搅拌反应、蒸发，最后于 105°C烘干，置于箱式电炉中，于750°C条件下，空气氛围中煅烧6h，得到多孔钛酸钙1 ;
[0020] 上述无水氯化钙（CaCl2)为分析纯试剂；氨水为分析纯试剂，质量浓度（NH 3)为 26%〇
[0021] 实施例2
[0022] 一种利用氨化污泥制备多孔钛酸钙的方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：
[0023] 取1000 g调整含水率为89%的污泥，加入200g无水氯化钙，以7000r/min搅拌速 度，捣碎匀浆20min，置于300W的40KHz超声波振荡器内振荡45min，加入200g氨水，再次 捣碎匀浆反应30min，密闭，在60°C条件下保温浸渍20h，得到氨化污泥钙胶；在持续搅拌条 件下，逐滴加入614g钛酸四丁酯，滴加完后，加热至80°C保温搅拌反应、蒸发，最后于105°C 烘干，置于箱式电炉中，于950°C条件下，空气氛围中煅烧6h，得到多孔钛酸钙2 ;
[0024] 上述无水氯化钙（CaCl2)为分析纯试剂；氨水为分析纯试剂，质量浓度（NH 3)为 26%〇
[0025] 实施例3
[0026] 一种利用氨化污泥制备多孔钛酸钙的方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：
[0027] 取1000 g调整含水率为91 %的剩余污泥，加入300g无水氯化钙，以6000r/min搅 拌速度，捣碎匀浆30min，置于500W的40KHz超声波振荡器内振荡30min，加入200g氨水， 再次捣碎匀浆反应20min，密闭，在50°C条件下保温浸渍22h，得到氨化污泥钙胶；在持续搅 拌条件下，逐滴加入920g钛酸四丁酯，滴加完后，加热至90°C保温搅拌反应、蒸发，最后于 105°C烘干，置于箱式电炉中，于650°C条件下，空气氛围中煅烧6h，得到多孔钛酸钙3 ;
[0028] 上述无水氯化钙（CaCl2)为分析纯试剂；氨水为分析纯试剂，质量浓度（NH 3)为 26%〇
[0029] 实施例4
[0030] 一种利用氨化污泥制备多孔钛酸钙的方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：
[0031] 取1000 g调整含水率为89%的剩余污泥，加入400g无水氯化钙，以5000r/min搅 拌速度，捣碎匀浆25min，置于200W的40KHz超声波振荡器内振荡60min，加入200g氨水， 再次捣碎匀浆反应25min，密闭，在55°C条件下保温浸渍24h，得到氨化污泥钙胶；在持续搅 拌条件下，逐滴加入1227g钛酸四丁酯，滴加完后，加热至85°C保温搅拌反应、蒸发，最后于 105°C烘干，置于箱式电炉中，于750°C条件下，空气氛围中煅烧6h，得到多孔钛酸钙4;
[0032] 上述无水氯化钙（CaCl2)为分析纯试剂；氨水为分析纯试剂，质量浓度（NH 3)为 26%〇
[0033] 实施例5
[0034] 一种利用氨化污泥制备多孔钛酸钙的方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：
[0035] 取1000 g调整含水率为89%的剩余污泥，加入500g无水氯化钙，以5000r/min搅 拌速度，捣碎匀浆25min，置于200W的40KHz超声波振荡器内振荡60min，加入200g氨水， 再次捣碎匀浆反应25min，密闭，在55°C条件下保温浸渍24h，得到氨化污泥钙胶；在持续搅 拌条件下，逐滴加入1533g钛酸四丁酯，滴加完后，加热至85°C保温搅拌反应、蒸发，最后于 105°C烘干，置于箱式电炉中，于750°C条件下，空气氛围中煅烧6h，得到多孔钛酸钙5 ;
[0036] 上述无水氯化钙（CaCl2)为分析纯试剂；氨水为分析纯试剂，质量浓度（NH 3)为 26%〇
[0037] 实施例6
[0038] 一种利用氨化污泥制备多孔钛酸钙的方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：
[0039] 取1000 g调整含水率为89%的剩余污泥，加入200g无水氯化钙，以5000r/min搅 拌速度，捣碎匀浆25min，置于500W的40KHz超声波振荡器内振荡30min，加入100g氨水， 再次捣碎匀浆反应25min，密闭，在55°C条件下保温浸渍20h，得到氨化污泥钙胶；在持续搅 拌条件下，逐滴加入614g钛酸四丁酯，滴加完后，加热至85°C保温搅拌反应、蒸发，最后于 105°C烘干，置于箱式电炉中，于750°C条件下，空气氛围中煅烧6h，得到多孔钛酸钙6 ;
[0040] 上述无水氯化钙（CaCl2)为分析纯试剂；氨水为分析纯试剂，质量浓度（NH 3)为 26%〇
[0041] 实施例7
[0042] 一种利用氨化污泥制备多孔钛酸钙的方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：
[0043] 取1000 g调整含水率为89%的剩余污泥，加入200g无水氯化钙，以5000r/min搅 拌速度，捣碎匀浆25min，置于500W的40KHz超声波振荡器内振荡30min，加入200g氨水， 再次捣碎匀浆反应25min，密闭，在55°C条件下保温浸渍20h，得到氨化污泥钙胶；在持续搅 拌条件下，逐滴加入614g钛酸四丁酯，滴加完后，加热至85°C保温搅拌反应、蒸发，最后于 105°C烘干，置于箱式电炉中，于850°C条件下，空气氛围中煅烧6h，得到多孔钛酸钙7 ; [0044] 上述无水氯化钙（CaCl2)为分析纯试剂；氨水为分析纯试剂，质量浓度（NH3)为 26%〇
[0045] 实施例8
[0046] 一种利用氨化污泥制备多孔钛酸钙的方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：
[0047] 取1000 g调整含水率为89%的剩余污泥，加入200g无水氯化钙，以5000r/min搅 拌速度，捣碎匀浆25min，置于500W的40KHz超声波振荡器内振荡30min，加入300g氨水， 再次捣碎匀浆反应25min，密闭，在55°C条件下保温浸渍20h，得到氨化污泥钙胶；在持续搅 拌条件下，逐滴加入614g钛酸四丁酯，滴加完后，加热至85°C保温搅拌反应、蒸发，最后于 105°C烘干，置于箱式电炉中，于750°C条件下，空气氛围中煅烧6h，得到多孔钛酸钙8 ;
[0048] 上述无水氯化钙（CaCl2)为分析纯试剂；氨水为分析纯试剂，质量浓度（NH 3)为 26%〇
[0049] 实施例9
[0050]