一種摻雜塑料粉水廠汙泥基多孔陶粒的製備方法與流程

2023-05-30 23:33:56

本發明涉及一種汙水處理材料的製備方法，特別是涉及一種摻雜塑料粉以提高燒結時陶粒的孔隙率，提升其吸附性能水廠汙泥基多孔陶粒的製備方法。

背景技術：

陶粒是指粘土或汙泥球狀顆粒經高溫煅燒製成的具有較高表面孔隙率的物質。它具有一定的比表面積和多孔結構，具有較好的吸附性能，可作為汙水處理的吸附劑吸附汙水中的重金屬、有機物、磷酸鹽等，也可作為填料，表面附長微生物。

伴隨城鎮化進程，城鎮自來水廠建設數量與規模快速增加，汙泥作為自來水生產副產物的總量也迅速攀升，處置不當就會造成環境的二次汙染。自來水廠汙泥處理與處置也成為當今環境發展過程中亟需解決的問題。

自來水廠汙泥源於制水過程的絮凝反應階段，主要成分是混凝劑水解殘渣和被混凝劑絮凝包裹的粘土類懸浮物，因而當中含有一定量的鐵鹽和鋁鹽，使其對汙水中的磷酸鹽有很好的去除效果，可作為製備吸附磷酸鹽的原材料。

由於汙泥所含有機質很低，在燒結製得得陶粒孔隙率不高，很大影響了性能和應用範圍與價值。

塑料粉是指成品塑料、塑料製品加工廢料、廢塑料、塑料原始料經研磨再加工形成的細顆粒或粉末。摻入塑料粉到汙泥中，可提高汙泥的有機質含量，在汙泥燒結時可增加陶粒的孔隙率，使其比表面積更大、吸附性能更佳。

本發明採取向自來水廠汙泥中摻雜塑料粉製備多孔陶粒，提高汙泥基陶粒的比表面積和吸附性能，同時實現汙泥和廢塑料的資源化利用。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種摻雜塑料粉的水廠汙泥基多孔陶粒的製備方法與應用，以一種簡單可操作的方式，改善汙泥基陶粒的性能，提升其在汙水處理應用中的功效。

本發明的目的是通過如下方案實現的：

1、原料準備

自來水廠汙泥在自然條件下風乾，除去大顆粒石質雜物後破碎至4‐10mm，再經研磨、過100目篩得到粉末狀汙泥。塑料混合料經專用設備破碎、研磨、過篩，成為100目的粉末狀塑料粉。

2、混合配比(重量份比)

粉末狀汙泥：粉末狀塑料粉＝10～20:1

3、製備步驟

⑴將摻好比例的粉末狀汙泥和粉末狀塑料粉用水調勻，團製成粒徑4-10mm的微球，自然風乾。

⑵將步驟⑴的微球置入馬弗爐中煅燒，煅燒溫度400-600℃，煅燒時間2-3h，停止加熱並降溫至80℃時得到煅燒料，乾燥器內冷卻至室溫。

⑶待煅燒料冷卻至溫後，用0.1M的鹽酸浸洗煅燒料5min，濾去鹽酸。用蒸餾水浸洗10min，瀝去水分，重複3次的蒸餾水浸洗和瀝水步驟。最後將煅燒料放入烘箱於105℃烘乾至恆重，最終獲得摻雜塑料粉的汙泥基多孔陶粒。

本發明所述的塑料混合物是指ABS、AS、EPS、GPPS、PBT、PC、PE、PET、PP、PPT、PS和PVC一種或是多種任意比例成品塑料、廢塑料、塑料原始料的混合物。。

本發明的優點在於：

工藝簡單，成本低廉，解決了傳統汙泥基多孔陶粒孔隙率不足的問題，大幅度提升了汙泥基陶粒的性能與汙水處理功效，促進自來水廠汙泥和廢塑料變廢為寶的資源化利用。

具體實施方式

實施例1

⑴將自來水廠汙泥(含水率65‐80％)在自然條件下風乾，除去大顆粒石質雜物後破碎至4‐8mm，再經研磨、過100目篩得到粉末狀汙泥；取回收的ABS、AS、EPS、GPPS混合塑料曬乾後經專用設備破碎、研磨、過篩，成為100目的粉末狀塑料粉。

⑵分別取10kg粉末狀汙泥和1kg粉末狀塑料粉混合，用水調勻，團製成粒徑0.5‐0.8cm的微球，自然風乾。

⑶將微球置入馬弗爐中煅燒，煅燒溫度400℃，煅燒3h後，停止加熱並降溫至80℃得到煅燒料，在乾燥器內冷卻。

⑷待煅燒料降冷卻至室溫後，用0.1M的鹽酸浸洗陶粒5min，濾去鹽酸。用蒸餾水浸洗10min，瀝去水分，重複3次的蒸餾水浸洗和瀝水步驟。最後將陶粒放入烘箱於105℃烘乾至恆重，得到本實施例的摻雜塑料粉的汙泥基多孔陶粒。

比表面積測定：與單純採用自來水廠汙泥所制的汙泥基多孔陶粒比表面積4.03×104cm2·g‐1相比較，本實施例所製備的自來水廠汙泥基多孔陶粒比表面積為10.73×104cm2·g‐1，提升了1.66倍。

⑸汙水處理的應用：在對總磷濃度186mg/L的機電拋光工序含磷廢水的處理試驗中，本實施例的摻雜塑料粉自來水廠汙泥基多孔陶粒對磷的最大吸附量為11.876g·kg‐1、總磷去除率為98.7％，而單純採用自來水廠汙泥所制的汙泥基多孔陶粒對磷的最大吸附量僅為9.715g·kg‐1、總磷去除率為92.8％。

本實施例汙泥採自福州東區水廠。

實施例2

⑴將自來水廠汙泥(含水率65‐80％)在自然條件下風乾，除去大顆粒石質雜物後破碎至4‐8mm，再經研磨、過100目篩得到粉末狀汙泥；取PET、PP、PPT、PS和PVC混合塑料曬乾後經專用設備破碎、研磨、過篩，成為100目的粉末狀塑料粉。

⑵將15kg粉末狀汙泥和1kg粉末狀塑料粉混合，用水調勻，團製成粒徑0.5‐0.8cm的微球，自然風乾。

⑶將微球置入馬弗爐中煅燒，煅燒溫度500℃，煅燒時間2.5h後，停止加熱並降溫至80℃得到煅燒料，在乾燥器內冷卻。

⑷待煅燒料降冷卻至室溫後，用0.1M的鹽酸浸洗陶粒5min，濾去鹽酸。用蒸餾水浸洗10min，瀝去水分，重複3次的蒸餾水浸洗和瀝水步驟。最後將陶粒放入烘箱於105℃烘乾至恆重，得到本實施例的摻雜塑料粉的汙泥基多孔陶粒。

比表面積測定：與單純採用自來水廠汙泥所制的汙泥基多孔陶粒比表面積4.17×104cm2·g‐1相比較，本實施例所製備的自來水廠汙泥基多孔陶粒比表面積為13.48×104cm2·g‐1，提升了2.23倍。

汙水處理的應用：在對總磷濃度186mg/L的機電拋光工序含磷廢水的處理試驗中，本實施例的摻雜塑料粉自來水廠汙泥基多孔陶粒對磷的最大吸附量為13.698g·kg‐1、總磷去除率為99.2％，而單純採用自來水廠汙泥所制的汙泥基多孔陶粒對磷的最大吸附量僅為10.663g·kg‐1、總磷去除率為94.7％。

本實施例汙泥採自福州西區水廠。

實施例3

⑴將取回來的自來水廠汙泥(含水率65‐80％)在自然條件下風乾，除去大顆粒石質雜物後破碎至4‐8mm，再經研磨、過100目篩得到粉末狀汙泥。取GPPS、PBT、PC、PE、PET、PP、PPT塑料曬乾後經專用設備破碎、研磨、過篩，成為100目的粉末狀塑料粉。

⑵將20kg粉末狀汙泥和1kg粉末狀塑料粉混合，用水調勻，團製成粒徑0.5‐0.8cm的，自然風乾。

⑶將⑵微球置入馬弗爐中煅燒，煅燒溫度600℃，煅燒2h後，停止加熱並降溫至80℃得到煅燒料，在乾燥器內冷卻。

⑷待煅燒料冷卻至室溫後，用0.1M的鹽酸浸洗陶粒5min，濾去鹽酸。用蒸餾水浸洗10min，瀝去水分，重複3次的蒸餾水浸洗和瀝水步驟。最後將陶粒放入烘箱於105℃烘乾至恆重，得到本實施例的摻雜塑料粉的汙泥基多孔陶粒。

比表面積測定：與單純採用自來水廠汙泥所制的汙泥基多孔陶粒比表面積4.23×104cm2·g‐1相比較，本實施例所製備的自來水廠汙泥基多孔陶粒比表面積為10.04×104cm2·g‐1，提升了1.37倍。

汙水處理的應用：在對總磷濃度186mg/L的機電拋光工序含磷廢水的處理試驗中，本實施例的摻雜塑料粉自來水廠汙泥基多孔陶粒對磷的最大吸附量為11.062g·kg‐1、總磷去除率達98.4％，而採用自來水廠汙泥所制的汙泥基多孔陶粒對磷的最大吸附量僅為10.002g·kg‐1、總磷去除率為93.1％。

本實施例汙泥採自福州南區水廠。