[发明专利]一种用碱浸剩余污泥制备磷和重金属吸附剂的方法及其应用方法

说明书

技术领域

本发明属于污水处理吸附材料领域，更具体地说，涉及一种用碱浸剩余污泥制备磷和重金属吸附剂的方法及其应用方法。

背景技术

随着工农业的飞速发展，各类含重金属的污水排放量不断增加，水体污染愈发严重。重金属具有高致毒性、生物富集性和不可降解性，水体重金属污染问题若得不到及时控制，将会造成重金属在生物体内的富集，随着食物链传播，对人体健康带来极大的危害。同时，随着大量含氮、磷营养物质的生活废水和工业污水进入自然水体，水体富营养化程度加深，藻类大量繁殖，严重地破坏了水体生态环境，并对人体健康和水生生物的生存带来了巨大的威胁。

废水除磷和重金属的常用方法为化学沉淀法、生物法和吸附法，吸附法由于操作简单、吸附效率高且可实现对重金属的去除与回收双重功效等优点，被广泛应用于水体重金属离子和磷的去除。煤基活性炭作为用于废水除磷和重金属的主要商用吸附剂，由于其价格较高，且吸附饱和后回收再生产成本高昂，故该类吸附剂及吸附方法较难在水处理领域得以大规模应用。

碱浸剩余污泥是酸洗污泥经过碱浸工艺后产生的工业废渣，排放量大，属于工业废弃物，如何合理有效地处理及利用该类废弃物一直是一个急需解决的问题。碱浸剩余污泥具有一般粘土的特性，内含较高的Na、Fe和Ca等元素，具有较强的离子交换作用，且该污泥表面呈多孔结构，具有一定的比表面积，具备作为吸附剂的潜质。该污泥经过碱浸工艺处理后仍含有一定的重金属铅和锌，煅烧热处理前后，污泥内重金属的浸出毒性均满足《危险废物鉴别标准—浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)的限值要求。根据相关研究报道，对赤泥(生产氧化铝过程中产生的一种碱性尾矿渣，非污泥)进行煅烧热活化处理可较好地提升其吸附性能。将赤泥在600℃焙烧30min，当赤泥的加入量为500mg/L时，其对Cd²⁺、Zn²⁺和Cu²⁺的吸附去除率均高达98％(三井石化.日本公开特许公报：昭和50-01[P].1975)。赤泥是从铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废物，其中含有较多含量的铝氧化物成分，碱浸剩余污泥主要来源于利用碱浸法处理钢丝污泥酸洗工艺产生剩余污泥得到的残渣态物质，与赤泥的产生来源完全不同，与赤泥成分差异明显，含有较多的铁氧化物和钙等氧化物，含较少的铝、硅等成分。

中国专利申请(申请号201510707753，授权公告号CN105251470A)公开了一种用于处理磷和重金属的吸附剂及其制备方法。该吸附剂采用铁盐溶液和锂硅粉制成均匀混合液，然后调节pH静置分离和干燥制备而得。该法制备工艺及操作较复杂，成本较高。中国专利申请(申请号201410089318.1，授权公告号CN103831080A)公开了一种用于回收废水中重金属离子的镍渣吸附材料及其制备方法。该方法以工业废弃镍渣和分析纯氢氧化铝为主要原料，经预处理、压制成型、煅烧和水热处理后制得吸附回收重金属的镍渣吸附材料，该材料具有孔隙率高、比表面积大等特点，对Pb²⁺、Cu²⁺等重金属离子具有很好的吸附性能。但是，该吸附材料的制备方法较繁琐，工艺程序复杂，成本较高。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有的吸附剂存在制备成本较高、在环境中作用效果不稳定、易产生二次污染等问题，本发明的目的之一是提供一种用碱浸剩余污泥制备磷和重金属吸附剂，用碱浸剩余污泥按照除杂、水洗烘干、研磨过筛、热处理改性等步骤制备得到，改变了污泥的内部结构，增大其比表面积，使其具有更好的吸附性能。

针对现有的吸附剂存在制备成本较高的问题，本发明的另一目的是提供一种简便的制备方法，将污泥进行高温煅烧热处理，碱浸剩余污泥的孔径变大，微孔结构进一步增加，提高了吸附剂的孔隙率和比表面积。

本发明还提供了该吸附剂的应用方法，用于水中重金属离子的去除，以丰富吸附剂的种类并降低吸附剂的生产成本，同时实现资源化利用工业废弃物碱浸剩余污泥的目标。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种用碱浸剩余污泥制备磷和重金属吸附剂的方法，包括以下步骤：

(1)将碱浸剩余污泥加入水中搅拌混匀，离心除杂后回收污泥；

(2)将经过步骤(1)处理过的污泥水洗至洗出液呈中性，然后将污泥干燥处理后进行研磨过筛；

(3)在400～600℃条件下，将经过步骤(2)处理过的污泥煅烧1-2h，得到所述的吸附剂。