剩餘活性汙泥吸附劑的製備方法及其應用的製作方法

2023-05-29 06:41:06 1

專利名稱：剩餘活性汙泥吸附劑的製備方法及其應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種吸附劑的製備方法及其應用，尤其是涉及一種剩餘活性汙泥吸附劑的製備方法及其應用去除廢水中重金屬鉛離子的方法。
背景技術：
鉛是一種對人體具有很強毒性的重金屬，可以通過人的呼吸系統、消化系統或者皮膚直接進入人體，並在體內積累，進而對人體造成損害，具體表現為影響智力和骨骼發育，造成消化不良和內分泌失調，導致貧血、高血壓和心律失常，破壞腎功能和免疫功能等。 目前，針對含鉛廢水處理的方法不斷湧現，其中，吸附法是處理含鉛廢水的常用方法，活性炭是常用的吸附劑，但由於活性炭原材料主要是不可再生或昂貴資源，即使能夠再生而再生費用也較高，其廣泛應用在一定程度上受到了限制。因此，低廉高效的生物吸附劑的開發已經成為目前的研究熱點。剩餘活性汙泥是汙水處理過程中產生的副產物，研究發現，汙泥中含有大量的有機物、重金屬及各種致病微生物，且具有容量大、易腐敗、有惡臭的特點，如果處理不好，將會造成大範圍的二次汙染。經過多年對汙泥處理處置方案的研究，目前已經有了汙泥衛生填埋、土地利用和焚燒等傳統處理方法，也有制肥、製作建築材料、製造混凝土輕質骨粒等新的處理方法，但汙泥的根本出路在於資源化利用。汙泥中含有一定量的碳質有機物，因此，可將其作為主要原料製備吸附劑。許多學者側重於以汙泥為原料採用物理活化法或者化學活化法製備活性炭，雖然吸附性能有所提高，但產量很低，而且這兩種方法均存在一定的缺陷，如物理活化法活化所需溫度高、時間長、能耗高，化學活化法存在活化劑成本高、腐蝕設備、汙染環境等問題。汙泥本身揮發性較高，直接將其熱解炭化可製備出以中孔為主的吸附劑。因此如何穩定製備出活性汙泥吸附劑並分析其吸附性能便成了亟待解決的問題。

發明內容
為解決現有技術的不足，本發明的目的在於提供一種有效處理剩餘汙泥、降低能源消耗、以廢治廢的剩餘活性汙泥吸附劑及其應用。為達到上述目的，本發明是通過以下的技術方案來實現的
一種剩餘活性汙泥吸附劑的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟
(1)製備較幹活性汙泥取剩餘活性汙泥，沉澱後傾去上層清液，用蒸餾水洗滌3飛次，然後在室溫下預脫水，得到較幹活性汙泥；
(2)製備剩餘活性汙泥吸附劑取步驟(I)製備的較幹活性汙泥，向其中加入活化劑後混合、攪拌均勻，將得到的固體混合物置於馬弗爐內，升溫至40(T80(TC，升溫時間為2(Tl20min，然後在該溫度下熱解l(Tl20min，冷卻到室溫，再經過破碎、研磨處理後過篩，取篩下級分得到剩餘活性汙泥吸附劑。進一步，步驟(2)所述的活化劑與預脫水後的活性汙泥的質量比為O. Γ0. 5 :1。此外，所述的活化劑可以為氯化鋅ZnCl2、H2S04、K0H*H3P04中的任一種。
上述的剩餘活性汙泥吸附劑用於去除廢水中重金屬Pb2+。而利用剩餘活性汙泥吸附劑去除廢水中重金屬鉛離子的具體方法為取廢水，並用O. 0Γ0. 05 mol/L的鹼溶液或酸溶液調節廢水的pH值為5. (T9. 0，然後向廢水中加入剩餘活性汙泥吸附劑，剩餘活性汙泥吸附劑的加入量為每ImL廢水中加入O. 002g剩餘活性汙泥吸附劑，然後於恆溫水浴振蕩器中振蕩，振蕩頻率為18(T360 r/min，振蕩時間為2(T24h，振蕩結束後用O. 45 μ m濾膜過濾，得到去除了重金屬離子的廢水。所述的鹼溶液為NaOH、KOH或NaHCO3溶液中的任一種，而酸溶液可以為HNO3、HCl或NH4Cl溶液中的任一種。 進一步，在廢水中Pb2+的濃度為5 25mg/L時，經剩餘活性汙泥吸附劑吸附後，Pb2+的去除率為40 50% ；Pb2+的濃度為25 80mg/L時，經剩餘活性汙泥吸附劑吸附後，Pb2+的去除率為5(T60% ；Pb2+的濃度為10(T250mg/L時，經剩餘活性汙泥吸附劑吸附後，Pb2+的去除率為2(Γ40%，去除率均保持較高水平。本發明的有益效果是本發明利用汙水處理廠剩餘活性汙泥製備剩餘活性汙泥吸附劑，有效地處理了剩餘汙泥，降低了能源消耗；而利用剩餘活性汙泥吸附劑處理工業廢水中的重金屬離子，以廢治廢，在經濟上很有吸引力，具有良好的社會、環境和經濟效益。


圖I為本發明所述的剩餘活性汙泥吸附劑的製備方法的流程 圖2為剩餘活性汙泥吸附劑吸附不同濃度Pb2+的曲線圖。
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施例對本發明作具體的介紹。圖I為本發明所述的剩餘活性汙泥吸附劑的製備方法的流程圖。如圖I所示一種剩餘活性汙泥吸附劑的製備方法，包括以下步驟
實施例I:
(1)製備預幹活性汙泥製備幹活性汙泥取剩餘活性汙泥，沉澱後傾去上層清液，用蒸餾水洗滌3次，然後在室溫下預脫水，得到預幹活性汙泥；
(2)製備剩餘活性汙泥吸附劑取步驟(I)製備的預幹活性汙泥，向其中加入活化劑後混合、攪拌均勻，所述的活化劑與預脫水後活性汙泥的質量比為O. I :1，將得到的固體混合物置於馬弗爐內，升溫至420°C，升溫時間為25min，然後在該溫度下熱解lOmin，冷卻到室溫，再經過破碎、研磨處理後過篩，取篩下級分得到剩餘活性汙泥吸附劑。實施例2:
(O製備預幹活性汙泥製備幹活性汙泥取剩餘活性汙泥，沉澱後傾去上層清液，用蒸餾水洗滌4次，然後在室溫下預脫水，得到預幹活性汙泥；
(2)製備剩餘活性汙泥吸附劑取步驟(I)製備的預幹活性汙泥，向其中加入活化劑後混合、攪拌均勻，所述的活化劑與預脫水後活性汙泥的質量比為0. 2 :1，將得到的固體混合物置於馬弗爐內，升溫至600°C，升溫時間為80min，然後在該溫度下熱解70min，冷卻到室溫，再經過破碎、研磨處理後過篩，取篩下級分得到剩餘活性汙泥吸附劑。實施例3:製備預幹活性汙泥製備幹活性汙泥取剩餘活性汙泥，沉澱後傾去上層清液，用蒸餾水洗滌5次，然後在室溫下預脫水，得到預幹活性汙泥；
(2)製備剩餘活性汙泥吸附劑取步驟(I)製備的預幹活性汙泥，向其中加入活化劑後混合、攪拌均勻，所述的活化劑與預脫水後活性汙泥的質量比為O. 3 :1，將得到的固體混合物置於馬弗爐內，升溫至800°C，升溫時間為120min，然後在該溫度下熱解120min，冷卻到室溫，再經過破碎、研磨處理後過篩，取篩下級分得到剩餘活性汙泥吸附劑。實施例4:
(O製備幹活性汙泥製備幹活性汙泥取剩餘活性汙泥，沉澱後傾去上層清液，用蒸餾水洗滌3次，然後在室溫下預脫水；
(2)製備剩餘活性汙泥吸附劑取步驟(I)製備的幹活性汙泥，向其中加入活化劑後混合、攪拌均勻，所述的活化劑與預脫水後活性汙泥的質量比為O. 4 :1，將得到的固體混合物置於馬弗爐內，升溫至500°C，升溫時間為50min，然後在該溫度下熱解60min，冷卻到室溫，再經過破碎、研磨處理後過篩，取篩下級分得到剩餘活性汙泥吸附劑。實施例5
(O製備幹活性汙泥製備幹活性汙泥取剩餘活性汙泥，沉澱後傾去上層清液，用蒸餾水洗滌4次，然後在室溫下預脫水；；
(2)製備剩餘活性汙泥吸附劑取步驟(I)製備的幹活性汙泥，向其中加入活化劑後混合、攪拌均勻，所述的活化劑與預脫水後活性汙泥的質量比為O. 5:1，將得到的固體混合物置於馬弗爐內，升溫至700°C，升溫時間為lOOmin，然後在該溫度下熱解llOmin，冷卻到室溫，再經過破碎、研磨處理後過篩，取篩下級分得到剩餘活性汙泥吸附劑。經過上述的實施例I飛製備的剩餘活性汙泥吸附劑用去除廢水中重金屬鉛離子的具體方法為取廢水，並用O. ΟΓΟ. 05 mol/L的鹼性溶液(NaOH、KOH或者NaHCO3)或酸性溶液(HN03、HC1或NH4Cl)調節廢水的pH值為5. (T9. 0，然後向廢水中加入剩餘活性汙泥吸附劑，剩餘活性汙泥吸附劑的加入量為每ImL廢水中加入O. 002g剩餘活性汙泥吸附劑，然後於恆溫水浴振湯器中振湯，振湯頻率為180 360r/min，振湯時間為20 24h，振湯結束後用O. 45 μ m濾膜過濾，得到去除重金屬離子後的廢水。具體實施例為
實施例6
取50 mL不同初始濃度的含Pb2+廢水，具體為，5. O mg/L、8.0 mg/L、25. O mg/L、50. Omg/L、80. O mg/L、100. 0 mg/L> 150. 0 mg/L、200. 0 mg/L、250. Omg/L,分別用 0. 01 mol/L 喊或酸溶液調節pH值為6. 8^7. 2，然後將各組廢水分別置於100 mL具塞錐形瓶中，加入剩餘活性汙泥吸附劑，加入量均為0. Ig (可以精確到O.OOlg)。把各個具塞錐形瓶放入恆溫水浴振湯器中，在振湯頻率為180 360r/min的條件下分別振湯20 24h,然後將各吸附後的溶液用0. 45 μ m濾膜過濾。過濾後的廢水用原子吸收法測量Pb2+剩餘濃度Ct，並按照如下公式(I)和(2)計算剩餘活性汙泥吸附劑對Pb2+的去除率η及剩餘活性汙泥吸附劑的吸附量 qt( mg/g )。
(Cn - Ct )
η = ^— xl00%(i)
co
權利要求
1.一種剩餘活性汙泥吸附劑的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟 (1)製備較幹活性汙泥取剩餘活性汙泥，沉澱後傾去上層清液，用蒸餾水洗滌3飛次，然後在室溫下預脫水，得到較幹活性汙泥； (2)製備剩餘活性汙泥吸附劑取步驟(I)製備的幹活性汙泥，向其中加入活化劑後混合、攪拌均勻，將得到的固體混合物置於馬弗爐內，升溫至40(T80(TC，升溫時間為2(Tl20min，然後在該溫度下熱解l(Tl20min，冷卻到室溫，再經過破碎、研磨處理後過篩，取篩下級分得到剩餘活性汙泥吸附劑。
2.根據權利要求I所述的剩餘活性汙泥吸附劑的製備方法，其特徵在於，步驟(2)所述的活化劑與預脫水後的較幹活性汙泥的質量比為O. Γ0. 5:1。
3.根據權利要求I或2所述的剩餘活性汙泥吸附劑的製備方法，其特徵在於，所述的活化劑為ZnCl2、H2SO4, KOH或H3PO4中的任一種。
4.所述的剩餘活性汙泥吸附劑用於去除廢水中重金屬Pb2+。
5.一種利用剩餘活性汙泥吸附劑去除廢水中重金屬鉛離子的方法，其特徵在於，取廢水，並用O. 0Γ0. 05 mol/L的鹼溶液或酸溶液調節廢水的pH值為5. (T9. 0，然後向廢水中加入剩餘活性汙泥吸附劑，剩餘活性汙泥吸附劑的加入量為每ImL廢水中加入O. 002g剩餘活性汙泥吸附劑，然後於恆溫水浴振蕩器中振蕩，振蕩頻率為150 180 r/min，振蕩時間為2(T24h，振蕩結束後用O. 45 μ m濾膜過濾，得到去除了重金屬離子的廢水。
6.根據權利要求5所述的利用剩餘活性汙泥吸附劑去除廢水中重金屬鉛離子的方法，其特徵在於，所述的鹼性溶液為NaOH、KOH或NaHCO3中的任一種溶液。
7.根據權利要求5所述的利用剩餘活性汙泥吸附劑去除廢水中重金屬鉛離子的方法，其特徵在於，所述的酸性溶液為HNO3、HCl或NH4Cl中的任一種溶液。
8.根據權利要求5所述的利用剩餘活性汙泥吸附劑去除廢水中重金屬鉛離子的方法，其特徵在於，在廢水中Pb2+的濃度為5 25mg/L時，經剩餘活性汙泥吸附劑吸附後，Pb2+的去除率為40 50% ；Pb2+的濃度為25 80mg/L時，經剩餘活性汙泥吸附劑吸附後，Pb2+的去除率為50 60% ；Pb2+的濃度為10(T250mg/L時，經剩餘活性汙泥吸附劑吸附後，Pb2+的去除率為20 40%。
全文摘要
本發明涉及一種剩餘活性汙泥吸附劑的製備方法，具體為(1)取剩餘活性汙泥，沉澱後傾去上層清液，通過洗滌、預脫水，得到較幹活性汙泥；(2)取步驟(1)製備的較幹活性汙泥，向其中加入活化劑後混合、攪拌均勻，然後置於馬弗爐內，在20~120min內升溫至400~800℃，然後在該溫度下熱解10~120min，冷卻到室溫，再經過破碎、研磨處理後過篩，取篩下級分得到剩餘活性汙泥吸附劑。本發明利用汙水處理廠剩餘活性汙泥製備剩餘活性汙泥吸附劑，有效地處理了剩餘汙泥，降低了能源消耗；而利用剩餘活性汙泥吸附劑處理工業廢水中的重金屬離子，以廢治廢，在經濟上很有吸引力，具有良好的社會、環境和經濟效益。
文檔編號B01J20/30GK102626607SQ20121013516
公開日2012年8月8日 申請日期2012年5月4日 優先權日2012年5月4日
發明者張健, 徐一崗, 王仙美, 王興楠, 肖全 申請人:江蘇省交通規劃設計院股份有限公司