CN109896722A

CN109896722A - 一种用于污泥深度脱水的球状纳米过氧化钙制备方法

Info

Publication number: CN109896722A
Application number: CN201910294781.2A
Authority: CN
Inventors: 李亚林; 刘蕾; 林康; 李坤鹏; 陈高昂; 杨磊
Original assignee: Henan Institute of Engineering
Current assignee: Henan Institute of Engineering
Priority date: 2019-04-12
Filing date: 2019-04-12
Publication date: 2019-06-18

Abstract

本发明公开了一种用于污泥深度脱水的球状纳米过氧化钙制备方法，该方法以氯化钙为原料，包括如下步骤：将一定量的分散剂加入钙盐水溶液中作为反应母液，并用氨水将反应母液pH值调节为9~11；磁力搅拌一定时间后，将一定浓度的过氧化氢一定速率加入仍在磁力搅拌的反应母液中，滴加完成后静置2h；加入一定量氢氧化钠使得过氧化钙沉淀形成混合液，用抽滤机抽滤，得到滤饼用无水乙醇反复洗涤后，置于真空冷冻干燥机中干燥12~24h，即得到了球状纳米过氧化钙粉末。本发明在常温条件下制备，操作简单，原料价廉易得，产品分散性好，粒径小，为污泥的深度脱水提供了球状纳米过氧化钙的合成方法。

Description

一种用于污泥深度脱水的球状纳米过氧化钙制备方法

技术领域

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种用于污泥深度脱水的球状纳米过氧化钙制备方法。

背景技术

随着我国人口数量的增加和经济水平的提高，污泥产量显著增加。污泥是由水和污水处理过程中所产生的固体沉淀物质，是污水处理中不可避免的产物。它具有含水率高，成分复杂，容易腐化发臭等特点。未经处理的污泥则有体积大，不便运输，对生态***构成重大威胁等特点。目前，我国的处理方法主要分为两种：自然干化法、机械脱水法。其中，自然干化法是利用太阳蒸发去除污泥中水分。它受到温度、湿度、降雨量等影响且干化场占地面积大，耗时长，不能广泛应用。机械脱水法是通过在过滤介质上施加压力来达到污泥脱水的目的。而通过添加污泥调理剂能改善污泥脱水性能，提高机械脱水效果。常见的污泥调理剂有无机混凝剂（如铝盐、铁盐）和高分子混凝剂（如聚丙烯酰胺），虽能将污泥含水率降低至80%，实现一定程度上的减量化，但仍不能满足国家后续填埋焚烧对污泥含水率的要求。

过氧化钙是一种淡黄色或白色的无机金属过氧化物，呈粉末状，相对密度2.92，熔点275℃，难溶于水，不溶于乙醇等有机溶剂。其在室温干燥条件下可以稳定保存，在潮湿环境中能与水反应缓慢分解生成氧气，是一种环境友好的缓释氧材料。其不仅在农业、水产养殖、食品保鲜等领域有广阔应用，近年来也被用在污泥脱水中。在实际应用中，利用过氧化钙的氧化作用和絮凝作用能够有效改善污泥脱水性能。但传统的过氧化钙存在着颗粒大、易团聚的问题，严重影响了过氧化钙在污泥深度脱水中的利用率。对其进行纳米球状改性能显著提高比表面积，增加与污泥的接触位点，从而提高反应速率和利用率。其球状特性还能形成刚性的晶格结构，起到了骨架构建体的作用，保持污泥的脱水通道通畅，提高脱水效率。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种操作简单、成本低、节能环保、利用率高的用于污泥深度脱水的球状纳米过氧化钙制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种用于污泥深度脱水的球状纳米过氧化钙制备方法，包括如下步骤：

（1）在去离子水中加入钙盐，配制成的钙盐溶液；

（2）在钙盐溶液中加入一定量的分散剂形成反应母液，并用氨水调节反应母液pH值在9~11之间；在室温下采用磁力搅拌反应母液20~40min，使上述物质充分混合；

（3）将质量分数为30%的双氧水滴加到的不断搅拌的反应母液中，得到反应液；

（4）双氧水滴加完成后继续反应30~60min；

（5）将氢氧化钠作为沉淀剂加入反应液中得到白色悬浊液；

（6）将白色悬浊液抽滤，得到的滤饼后用无水乙醇反复洗涤；

（7）洗涤后将滤饼置于冷冻干燥机中干燥12~24h，即得球状纳米过氧化钙。

步骤（2）中加入的分散剂为聚乙二醇，其平均分子量在200~1000之间。

钙盐与分散剂的摩尔比为1：（15~20）。

步骤（3）中滴加到反应母液中的双氧水与钙盐的摩尔比为（4~6）：1。

步骤（3）中质量分数为30%的双氧水的滴加速率为0.8~1.3mL/min。

采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

1、本发明原料及生产设备价廉易得，工艺操作简单。

2、本发明所使用的原料和产物无毒，对环境不产生污染。

3、本发明制备得到的纳米级球状过氧化钙可用于污泥的深度脱水，纳米球状过氧化钙的粒度小，比表面积大，与污泥的反应接触位点多，利用率高。

4、球状结构起骨架构建体的作用，为污泥的保持脱水通道通畅，提高脱水效率。

附图说明

图1是市售过氧化钙扫描电镜图；

图2是所合成纳米球状过氧化钙的扫描电镜图；

图3是所合成纳米球状过氧化钙的透射电镜图；

图4是所合成纳米球状过氧化钙的X射线衍射图谱。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例一

（1）准确称取3g氯化钙，溶于30mL去离子水中，配制成的钙盐溶液中加入100mL的聚乙二醇（PEG 200）形成反应母液；

（2）用1mol/L氨水调节反应母液pH为10；经室温机械搅拌20min，使上述物质充分混合；

（3）将15mL质量分数为30%的双氧水加其特征在于入到的不断搅拌的反应母液中，得到反应液；

（4）双氧水滴加完成后继续反应60min；

（5）将氢氧化钠作为沉淀剂加入反应液中得到白色悬浊液，接着将白色悬浊液抽滤，得到的滤饼用无水乙醇反复洗涤；洗涤后将滤饼置于冷冻干燥机中干燥12h，即得球状纳米过氧化钙；

所合成样品进行X射线衍射表征，与标准卡比，证明合成了过氧化钙。

实施例二

（1）准确称取3g氯化钙，溶于30mL去离子水中，配制成的钙盐溶液中加入80mL的聚乙二醇（PEG 200）形成反应母液。

（2）用1mol/L氨水调节反应母液pH为10；经室温机械搅拌30min，使上述物质充分混合。

（3）将15mL质量分数为30%的双氧水加其特征在于入到的不断搅拌的反应母液中，得到反应液。

（4）双氧水滴加完成后继续反应60min。

（5）将氢氧化钠作为沉淀剂加入反应液中得到白色悬浊液，接着将白色悬浊液抽滤，得到的滤饼用无水乙醇反复洗涤；洗涤后将滤饼置于冷冻干燥机中干燥12h，即得球状纳米过氧化钙。

所合成样品进行X射线衍射表征，证明合成了过氧化钙。

实施例三

（1）准确称取3g氯化钙，溶于30mL去离子水中，配制成的钙盐溶液中加入50g的PEG1000形成反应母液。

（4）双氧水滴加完成后继续反应60min。

（5）将氢氧化钠作为沉淀剂加入反应液中得到白色悬浊液，接着将白色悬浊液抽滤，得到的滤饼用无水乙醇反复洗涤；洗涤后将滤饼置于冷冻干燥机中干燥24h，即得球状纳米过氧化钙。

所合成样品进行X射线衍射表征，证明合成了过氧化钙。

图1为放大一万倍下的市售过氧化钙的微观形貌，可以看出市售过氧化钙相互团聚、粘连，颗粒直径较大。

图2为放大一万倍下所合成的球状纳米过氧化钙的微观形貌，可以清晰看出单体球状颗粒，分布较均匀，分散性良好，颗粒直径小于500nm。

图3显示了CaO₂颗粒分散，成球状明显，直径在100nm左右。

由图4可以看出属于CaO₂的特征峰2θ=30.1，35.6，47.3，证明合成了纳米过氧化钙。

上述三个实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种用于污泥深度脱水的球状纳米过氧化钙制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）在去离子水中加入钙盐，配制成的钙盐溶液；

（4）双氧水滴加完成后继续反应30~60min；

（5）将氢氧化钠作为沉淀剂加入反应液中得到白色悬浊液；

2.根据权利要求1所述的一种用于污泥深度脱水的球状纳米过氧化钙制备方法，其特征在于：步骤（2）中加入的分散剂为聚乙二醇，其平均分子量在200~1000之间。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于污泥深度脱水的球状纳米过氧化钙制备方法，其特征在于：钙盐与分散剂的摩尔比为1：（15~20）。

4.根据权利要求1所述的一种用于污泥深度脱水的球状纳米过氧化钙制备方法，其特征在于：步骤（3）中滴加到反应母液中的双氧水与钙盐的摩尔比为（4~6）：1。

5.根据权利要求1所述的一种用于污泥深度脱水的球状纳米过氧化钙制备方法，其特征在于：步骤（3）中质量分数为30%的双氧水的滴加速率为0.8~1.3mL/min。