[发明专利]酸化污泥膨润土颗粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种酸化污泥膨润土颗粒的制备方法，属于环境技术领域。

背景技术

膨润土是一种以蒙脱石为主要矿物成分的粘土矿物，不仅具有较好的吸附和离子交换性能，而且资源丰富、价格便宜。因此，相对于活性炭等其他成本和能耗较高的吸附剂，膨润土在环保领域有着更为广泛的应用前景。但粉末状膨润土悬浮分散性好，具有溶胀性，遇水形成泥浆，浊度高且通透性能很差。随着环保需求和生产过程的自动化程度不断提高，粉状产品颗粒化已经成为世界粉体后处理技术的必然趋势.因此将粉末状膨润土制成具有一定强度、大小和比表面积的颗粒状吸附剂，具有重要的现实意义和应用价值。陈继浩等以硅酸钠作为粘结剂、聚乙烯醇为增孔剂对盐酸酸化膨润土进行增孔复合颗粒的制备，并考察了该颗粒吸附剂对Cr⁶⁺的吸附和抗菌性能；庞秀等以AlCl₃为粘结剂，分别考察了氨水、淀粉、聚乙烯醇和活性炭等致孔剂对膨润土颗粒强度和吸附性能的影响；杨莹琴等以淀粉作为粘结剂、易燃煤粉为致孔剂对粉状膨润土进行颗粒化实验，并将制备的颗粒吸附剂用于水处理中阴离子PO₄^3-的去除研究。目前膨润土的颗粒化主要集中在添加化学粘结剂使粉状膨润土成型的研究上，而目前以固体废物——污泥为致孔剂，利用膨润土本身的粘结性能使其成型的研究尚未见报道。

本工作主要利用污泥本身含有的大量碳质有机物和高热值的特性，将其作为致孔剂，通过高温灼烧有机质产生孔隙，从而制得多孔污泥膨润土颗粒。既达到膨润土颗粒化的目的，大大拓宽膨润土在水处理中的应用领域，同时也解决了污泥产生的污染问题，实现污泥的资源化。在此基础上，为了改善污泥膨润土颗粒的吸附性能，又避免由于颗粒表面粘结剂的覆盖造成孔隙的堵塞，本工作采用硫酸对污泥膨润土颗粒进行活化改性，从而提高其对染料的脱色效果，达到以废制废的目的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种设计合理、工艺简单、成本低廉、经济高效、产品吸附性能优良的酸化污泥膨润土颗粒的制备方法。

本发明的方法是以钠基膨润土为主要原料，以城市脱水污泥为添加剂，制备污泥膨润土颗粒，考察了焙烧过程中焙烧时间、焙烧温度、不同配比等因素对产品孔隙性能的影响，然后用硫酸对其酸化处理，最终确定了酸化污泥膨润土颗粒最佳制备工艺。

一种酸化污泥膨润土颗粒的制备方法，制备步骤如下：

(1)以重量份计，将污泥与钠基膨润土以1∶3的比例混合均匀后，加水搅拌至粘稠状，过20目筛挤压造粒，烘干即制得直径为1～2mm的多孔污泥膨润土颗粒；

(2)将上述制得的颗粒置于马弗炉中，在650-750℃高温下焙烧6-8h，自然冷却至室温，制得污泥膨润土颗粒；

(3)将污泥膨润土颗粒与硫酸溶液以1∶25(g∶mL)的固液比，常温下振荡反应3-5h，得到多孔污泥膨润土颗粒与硫酸溶液的反应液；

(4)过滤反应液，用蒸馏水洗涤上述颗粒至滤液中不含氯离子，经105℃烘干，得到最终产品酸化污泥膨润土颗粒。

步骤(3)中所述的硫酸溶液的浓度为6mol/L。

优选的，钠基膨润土，其主要成分为蒙脱石，胶质价＞100，膨胀倍＞15，阳离子交换容量CEC为70.00mmol/100g；化学成分，以质量分数计，SiO₂：69.32％，Al₂O₃：14.27％，CaO：1.99％，MgO：2.69％，Fe₂O₃：1.84％，Na₂O：1.85％，K₂O：1.38％。

步骤(1)中所述的污泥的基本特性分别为：含水率为75.03％，挥发份(干基)为22.63％，热值为(干基)14.842MJ/Kg。

步骤(4)中酸化污泥膨润土颗粒至滤液不含氯离子的检测方法是，以滴加0.1mol/L的硝酸银至无白色沉淀生成。

用上述方法制备的酸化污泥膨润土颗粒，其外观为乳黄色的粒状固体，有机物含量为165.788mg/g，比表面积为4.71m²/g，散失率为0.56％，吸水率为17.65％。

本发明具有设计合理、工艺简单、成本低廉、经济高效、吸附性能优良的特点。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。实施例所用的原料、设备如下：

钠基膨润土为潍坊华夏膨润土厂产品；

污泥为山东水质净化一厂提供；