[发明专利]一种功能性陶瓷材料、其制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种功能性陶瓷材料、其制备方法和应用，其原料配方为：0.1%~0.5%的铁粉，20%~25%的膨润土，其余为污泥（干重），功能性陶瓷材料具有孔径为1~50纳米的介孔和孔径大于50微米的微孔。膨润土能够将细菌的细胞壁刺破并吸收其水份，使得活性细菌留下一个完整的壳体，在后期较低的温度和厌氧条件下煅烧，细菌的有机物部分形成网状的炭化结构，然后和膨润土一起生成有微孔和介孔的功能性陶瓷材料。铁粉在煅烧过程中形成氧化亚铁、四氧化三铁的复合物，从而将污泥中含有的重金属固定在内部，不析出。本发明的原料以污泥为主，原料成本低，能够以废治废，实现经济循环，此外，本发明煅烧温度低，能耗小，生产成本低。

技术领域

本发明具体涉及一种功能性陶瓷材料、其制备方法及应用。

背景技术

城市废水处理厂采用活性污泥法处理废水产生大量的多余污泥，我国每年吐出的“脱水污泥”则接近2200万吨，该些污泥主要含有70～80％的细菌、病毒、重金属，并且活性污泥常温下难以干化(数年都不能干燥)，因而无法直接利用。活性污泥中含有的微生物(细菌和病毒)，细菌细胞壁不容易破坏，常规方法只有在温度大于298℃时才发生破裂，在干化过程中消耗大量的能源，因此脱水和减量十分困难。

目前对于这些活性污泥的处理办法有用作堆肥产生肥料、干化填埋、压滤干化焚烧、制作陶瓷滤砖。但是，用作堆肥产生肥料存在重金属析出和病原菌、病毒的问题；干化填埋会污染地下水；压滤干化焚烧产生废气和二恶英，并且消耗大量能源；制作陶瓷滤砖，需要添加50％以上的黏土，消耗资源，成本高，效益低。

申请号为200810238351.0，申请日为2008-12-15的发明涉及一种生化陶瓷及其制备方法与应用。该生化陶瓷是以废水污泥为主料，配加碳酸钙或石膏、黏土、二水氢氧化钙、液体蜡、铁粉或氧化铁粉等辅料缺氧烧制而成。该生化陶瓷必须在1000℃以上的温度下进行煅烧，污泥中的细菌被完全烧掉，因而不会形成模板，也不会形成介孔，从而生化陶瓷不具有介孔，仅具有微孔，该生化陶瓷能够用于水处理中，以去除水体中的TCOD、氨、氧化氨和硫化氢等，也能够用作细菌筛选的生物介质。但是，该生化陶瓷的煅烧温度高，能耗大，成本高，不具有介孔，功能较为单一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种具有选择吸附功能且功能多样的功能性陶瓷材料、其制备方法和应用，该功能性陶瓷材料以污泥为主要原料，制备时能耗小，成本低。

为解决上述技术问题，本发明采取的一种技术方案是：

一种功能性陶瓷材料，按重量百分百计，其原料配方为：0.1％～0.5％的铁粉，20％～25％的膨润土，其余为污泥(干重)，所述的功能性陶瓷材料具有孔径为1～50纳米的介孔和孔径大于50微米的微孔。

优选地，所述的铁粉采用粒径为20～80纳米的纳米零价铁。

优选地，所述的污泥为采用活性污泥法处理废水产生的多余污泥。

优选地，所述的功能性陶瓷材料由所述的铁粉、所述的膨润土和所述的污泥经搅拌混合后，在厌氧条件及温度800℃～900℃下煅烧制得。

一种所述的功能性陶瓷材料的制备方法，将所述的铁粉、所述的膨润土和所述的污泥搅拌混合，然后在厌氧条件下、升温至800℃～900℃下，进行煅烧得到所述的功能性陶瓷材料。

优选地，所述的铁粉、所述的膨润土和所述的污泥在0℃～40℃下搅拌混合，搅拌速度为40～80r/min，

优选地，控制所述的搅拌混合的时间为1～4h。

优选地，在830℃～870℃下进行所述煅烧。

优选地，以4～6℃/min的速度进行升温。

优选地，控制所述煅烧的时间为4～6h。