[发明专利]一种利用氧化钙熟化改性污泥制备多孔钛酸钙的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，特别涉及一种利用氧化钙熟化改性污泥制备多孔钛酸钙的方法。

背景技术

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。

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。

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柠檬酸、油酸、醋酸、聚乙二醇和三乙醇胺等作为络合剂、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，使得合成的多孔钛酸钙成本很高，限制了多孔钛酸钙吸附剂在实际中的应用。

污泥中含富含蛋白质、氨基酸和有机酸类物质以及纤维素等，这些物质均具有一定的络合成胶能力，也可以起到模板剂的作用，可以用于溶胶凝胶法制备多孔钛酸钙中。但是，污泥中的有机物主要以生物残体形式存在，各种有机成分结合紧密，包裹于生物细泡内，无法直接用于合成。

发明内容

本发明的目的，是提供一种利用氧化钙熟化改性污泥制备多孔钛酸钙的方法，本方法生产工艺简单，成本低，同时解决了污泥对环境的污染问题。

采用的技术方案是：

一种利用氧化钙熟化改性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：

(1)、取污泥，调整污泥的含水率为90-94％，制成泥浆，置于捣碎匀浆机内，按泥浆与氧化钙质量比为1:0.1-0.5取氧化钙，将氧化钙加入泥浆中，捣碎匀浆反应20-30min，密闭，在70-90℃条件下保温20-24h，得到钙化污泥胶，备用；

(2)、按钙与钛摩尔比为1:1取钛酸四丁酯，在持续搅拌条件下，将钛酸四丁酯滴加入步骤(1)中得到的钙化污泥胶中，混合均匀，再按泥浆与双氧水质量比为1:0.1-0.2取质量百分浓度为20-35％的双氧水，将双氧水加入钙化污泥胶中，搅拌混合均匀，于110℃条件下烘干，制成钛酸钙前躯体干凝胶，备用；

(3)、将步骤(2)制备的钛酸钙前躯体干凝胶于650-950℃条件下，空气氛围中煅烧4-6h，即得。

上述步骤(1)中捣碎匀浆时，捣碎搅拌速度≥4000r/min。

为了处理和利用污泥，以机械捣碎匀浆和氧化钙破坏生物残体的细胞壁和分散有机物，钙与有机大分子络合，使得蛋白质、纤维素等有机成分进一步活化，更好的分散络合钛，再加入双氧水作为致孔剂，将得到的钛酸钙前驱体凝胶煅烧，即可得到多孔钛酸钙吸附剂。

本发明的优点在于：

本方法利用生活污水处理厂排放的剩余污泥制备多孔钛酸钙，污泥资源化无害化利用的同时，可以利用富含大分子有机物的污泥代替多孔钛酸钙合成时的助剂，大幅度降低了多孔钛酸钙的合成成本。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，具有较好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为实施例3中多孔钛酸钙3的扫描电镜照片。

图2为实施例3中多孔钛酸钙3的XRD谱。

具体实施方式

实施例1

一种利用氧化钙熟化改性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：