一种污泥处理用吸附剂的制作方法

1.本发明属于污泥处理技术领域，具体地，涉及一种污泥处理用吸附剂。


背景技术：

2.随着经济发展，城市污水数量不断增长，城市污泥中含有大量的n、p、k、ca及有机质，且n、p以有机态为主，可以缓慢释放，具有长效性。污泥是有用的生物资源，当前城市污泥的处置方法主要有卫生填埋；污泥焚烧；污泥投海。
3.为满足处置标准，需要对其进行处理。污泥处理就是对污泥进行无害化加工过程，包括除去污泥中的重金属、病原体、虫卵、致癌物、有机大分子等。其中，重金属污染与其他有机化合物的污染不同。不少有机化合物可以通过自然界本身物理的、化学的或生物的净化，使有害性降低或解除。而重金属具有富集性，很难在环境中降解。


技术实现要素：

4.为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明提供一种污泥处理用吸附剂。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
6.一种污泥处理用吸附剂，通过如下步骤制备：
7.将醛基化壳聚糖加入无水乙醇中，然后加入醋酸，搅拌分散得到分散液，然后将固体a和无水乙醇经过超声分散后，加入上述分散液中，升温至60℃搅拌反应16h，反应结束后，将其进行冷却，待冷却到室温后用磁铁将其进行磁性分离，然后倒掉上清液，在50℃的温度下进行干燥至恒重，进行研磨得到一种污泥处理用吸附剂。
8.进一步地，按重量份计，50-60份醛基化壳聚糖、2-3份醋酸、50-60份固体a；醛基化壳聚糖和固体a的总用量与无水乙醇的用量比为1g：10ml。
9.进一步地，固体a通过如下步骤制备：
10.将三氯化铁和二氯化铁加入去离子水中，在40℃条件下搅拌分散20min，然后加入氨基化凹凸棒土保持温度不变，继续搅拌分散40min，然后边搅拌边滴加氢氧化钠溶液，调节ph值为10-11，继续搅拌，结束后，冷却，经过过滤干燥，研磨得到固体a。
11.进一步地，所述氢氧化钠溶液的浓度为0.1-0.2mol/l。防止浓度过高，沉积速度过快，影响产品的磁性均匀。
12.进一步地，三氯化铁、二氯化铁和去离子水的用量比为0.03g：12g：300ml；三氯化铁和二氯化铁的总用量与氨基化凹凸棒土的质量比为1-2：10。
13.进一步地，醛基化壳聚糖通过如下步骤制备：
14.醛基化壳聚糖为按照常用氧化步骤进行氧化处理，对壳聚糖进行选择性氧化；在氮气保护条件下，将壳聚糖加入高碘酸钠溶液中，在温度为30℃条件下避光搅拌2h，反应结束后，加入乙二醇终止反应，静置过滤，用丙酮沉淀，经过过滤干燥，得到醛基化壳聚糖；高碘酸钠溶液的浓度为0.3mol/l，控制壳聚糖、高碘酸钠溶液的用量比为1g：50ml。
15.进一步地，所述氨基化凹凸棒土通过如下步骤制备：
16.将凹凸棒土和去离子水混合，搅拌分散，加入质量分数37％的盐酸溶液，在80℃条件下搅拌1h，冷却，抽滤，水洗至滤液呈中性，干燥得到酸化凹凸棒土；控制凹凸棒土、去离子水、盐酸溶液的用量比为5g：100ml：2ml；
17.在氮气保护条件下，将酸化凹凸棒土加入甲苯中，搅拌分散，加入氨基硅烷偶联剂，加热回流反应16h，反应结束后，经过过滤、洗涤、干燥，得到氨基化凹凸棒土，氨基硅烷偶联剂可选择γ-氨丙基三乙氧基硅烷，控制酸化凹凸棒土、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和甲苯的用量比为1g：1g：5ml。
18.本发明的有益效果：
19.本发明中通过吸附剂去除污泥中的重金属离子，且实现了吸附剂的回收，重复性好。本发明中的原料主要为壳聚糖和凹凸棒土，其中凹凸棒土污泥处理领域取得了良好的效果，不仅能脱色，还可除臭除味，除重金属离子和致癌物质，还具有一定的选择性，本发明中选用其作为磁性材料的载体，通过沉积法在其结构中引入磁性四氧化三铁，实现吸附剂的磁性可回收，更为突出的是，在引入磁性四氧化三铁之前，经过了氨基化处理，其表面所含的n原子处于质子化的状态，可利用静电引力的作用对金属离子的吸附；此外，氨基化凹凸棒土与醛基化壳聚糖在发生缩合反应，引入席夫碱，进一步增加了吸附重金属的位点；并且将壳聚糖与凹凸棒土结合，提高了吸附容量。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
21.实施例1
22.制备醛基化壳聚糖：
23.在氮气保护条件下，将壳聚糖加入高碘酸钠溶液中，在温度为30℃条件下避光搅拌2h，反应结束后，加入乙二醇终止反应，静置过滤，用丙酮沉淀，经过过滤干燥，得到醛基化壳聚糖；高碘酸钠溶液的浓度为0.3mol/l，控制壳聚糖、高碘酸钠溶液的用量比为1g：50ml。
24.实施例2
25.制备固体a：
26.步骤一、将凹凸棒土和去离子水混合，搅拌分散，加入质量分数37％的盐酸溶液，在80℃条件下搅拌1h，冷却，抽滤，水洗至滤液呈中性，干燥得到酸化凹凸棒土；控制凹凸棒土、去离子水、盐酸溶液的用量比为5g：100ml：2ml；
27.步骤二、在氮气保护条件下，将酸化凹凸棒土加入甲苯中，搅拌分散，加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，加热回流反应16h，反应结束后，经过过滤、洗涤、干燥，得到氨基化凹凸棒土，氨基硅烷偶联剂可选择γ-氨丙基三乙氧基硅烷，控制酸化凹凸棒土、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和甲苯的用量比为1g：1g：5ml。
28.步骤三、将三氯化铁和二氯化铁加入去离子水中，在40℃条件下搅拌分散20min，然后加入氨基化凹凸棒土保持温度不变，继续搅拌分散40min，然后边搅拌边滴加0.1mol/l
氢氧化钠溶液，调节ph值为10，继续搅拌，结束后，冷却，经过过滤干燥，研磨得到固体a。控制三氯化铁、二氯化铁和去离子水的用量比为0.03g：12g：300ml；三氯化铁和二氯化铁的总用量与氨基化凹凸棒土的质量比为1：10。
29.实施例3
30.制备固体a：
31.步骤一、将凹凸棒土和去离子水混合，搅拌分散，加入质量分数37％的盐酸溶液，在80℃条件下搅拌1h，冷却，抽滤，水洗至滤液呈中性，干燥得到酸化凹凸棒土；控制凹凸棒土、去离子水、盐酸溶液的用量比为5g：100ml：2ml；
32.步骤二、在氮气保护条件下，将酸化凹凸棒土加入甲苯中，搅拌分散，加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，加热回流反应16h，反应结束后，经过过滤、洗涤、干燥，得到氨基化凹凸棒土，氨基硅烷偶联剂可选择γ-氨丙基三乙氧基硅烷，控制酸化凹凸棒土、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和甲苯的用量比为1g：1g：5ml。
33.步骤三、将三氯化铁和二氯化铁加入去离子水中，在40℃条件下搅拌分散20min，然后加入氨基化凹凸棒土保持温度不变，继续搅拌分散40min，然后边搅拌边滴加0.2mol/l氢氧化钠溶液，调节ph值为11，继续搅拌，结束后，冷却，经过过滤干燥，研磨得到固体a。控制三氯化铁、二氯化铁和去离子水的用量比为0.03g：12g：300ml；三氯化铁和二氯化铁的总用量与氨基化凹凸棒土的质量比为2：10。
34.对比例1
35.将三氯化铁和二氯化铁加入去离子水中，在40℃条件下搅拌分散20min，然后加入凹凸棒土保持温度不变，继续搅拌分散40min，然后边搅拌边滴加0.2mol/l氢氧化钠溶液，调节ph值为11，继续搅拌，结束后，冷却，经过过滤干燥，研磨得到固体b。控制三氯化铁、二氯化铁和去离子水的用量比为0.03g：12g：300ml；三氯化铁和二氯化铁的总用量与凹凸棒土的质量比为2：10。
36.实施例4
37.一种污泥处理用吸附剂，通过如下步骤制备：
38.按重量份计，将50份实施例1中制备的醛基化壳聚糖加入无水乙醇中，然后加入2份醋酸，搅拌分散得到分散液，然后将60份实施例2制备的固体a和无水乙醇经过超声分散后，加入上述分散液中，升温至60℃搅拌反应16h，反应结束后，将其进行冷却，待冷却到室温后用磁铁将其进行磁性分离，然后倒掉上清液，在50℃的温度下进行干燥至恒重，进行研磨得到一种污泥处理用吸附剂。醛基化壳聚糖和固体a的总用量与无水乙醇的用量比为1g：10ml。
39.实施例5
40.一种污泥处理用吸附剂，通过如下步骤制备：
41.按重量份计，将55份实施例1中制备的醛基化壳聚糖加入无水乙醇中，然后加入2.5份醋酸，搅拌分散得到分散液，然后将55份实施例3制备的固体a和无水乙醇经过超声分散后，加入上述分散液中，升温至60℃搅拌反应16h，反应结束后，将其进行冷却，待冷却到室温后用磁铁将其进行磁性分离，然后倒掉上清液，在50℃的温度下进行干燥至恒重，进行研磨得到一种污泥处理用吸附剂。醛基化壳聚糖和固体a的总用量与无水乙醇的用量比为1g：10ml。
42.实施例6
43.一种污泥处理用吸附剂，通过如下步骤制备：
44.按重量份计，将60份实施例1中制备的醛基化壳聚糖加入无水乙醇中，然后加入3份醋酸，搅拌分散得到分散液，然后将50份实施例3制备的固体a和无水乙醇经过超声分散后，加入上述分散液中，升温至60℃搅拌反应16h，反应结束后，将其进行冷却，待冷却到室温后用磁铁将其进行磁性分离，然后倒掉上清液，在50℃的温度下进行干燥至恒重，进行研磨得到一种污泥处理用吸附剂。醛基化壳聚糖和固体a的总用量与无水乙醇的用量比为1g：10ml。
45.对比例2
46.将实施例5中的固体a换成对比例1制备的固体b，其余原料及制备过程与实施例5保持相同。
47.对实施例4-实施例6和对比例2制备的样品进行测试；测试泥水混合物中重金属的去除率；测试结果如下表1所示：
48.表1
[0049][0050][0051]
本发明中通过控制pb
2+
初始浓度和cd
2+
初始浓度，测试制备的样品对其吸附能力的测试，从测试数据可知，本发明制备的污泥处理用吸附剂吸附重金属的性能良好，去除率相对于对比例有约1.4-1.8倍的提升，且制备的吸附剂具有磁性，回收性好，便于重复利用。
[0052]
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0053]
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。