CN111036170B - 净水污泥复合吸附剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了净水污泥复合吸附剂及其应用,所述净水污泥复合吸附剂的制备方法包括以下步骤:将净水污泥粉末与高岭土以及碳酸氢钠混合,然后加入水,形成污泥混合物;再将污泥混合物造粒、煅烧,得到净水污泥复合吸附剂。本发明将净水污泥与高岭土复合,由SEM测试可以看出,得到的净水污泥复合吸附剂与净水污泥原泥吸附剂相比,结构疏松,表面粗糙且出现较多鳞状物质,氨氮去除效果好。
Description
技术领域
本发明属于吸附法水处理技术领域,具体涉及一种处理水中氨氮的净水污泥复合吸附剂及其制备方法与应用。
背景技术
近几年来,水环境情况恶劣,其中氨氮的污染已愈发呈严重趋势,水环境中若存在过量的氨氮,可造成以下危害:(1)因为氨氮中氮的氧化,很容易造成水体中溶解氧浓度降低,使水体变黑变臭,水质质量下降,因此对水生生物的生存繁殖产生不利影响;(2)水体中氮含量增多将导致水体的富营养化,水体富营养化将会造成一系列的严重后果,氮的存在使藻类数量激增,藻类的代谢最终产物也可产生有色有味化合物,并且蓝-绿藻产生毒素,使鱼类死亡,家畜损伤,加之它的腐败使水体呈现氧亏现象;(3)水溶液中硝酸根和亚硝酸根中的氮对人及水生动植物都有很大的危害,长期饮用硝酸根中的氮可能导致高铁血红蛋白症,而亚硝酸根的氮与铵反应可生成亚硝胺,是三大致癌物质之一。在水资源贫乏的今天,氨氮的去除已显得尤为重要。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种处理水中氨氮的净水污泥复合吸附剂及其制备方法与应用。
为达到上述发明目的,本发明采用的技术方案是:
一种净水污泥复合吸附剂,其制备方法包括以下步骤:将净水污泥粉末与高岭土以及碳酸氢钠混合,然后加入水,形成污泥混合物;再将污泥混合物造粒、煅烧,得到净水污泥复合吸附剂。
本发明的净水污泥复合吸附剂可以处理水中的氨氮,以净水污泥粉末与高岭土以及碳酸氢钠为原料、水为分散剂制备得到,不添加其它物质。具体制备方法为:将自来水厂的净水污泥在100 ℃下干燥24 h,经粉碎机粉碎,取粒径100~200目的颗粒作为净水污泥粉末;将净水污泥粉末与高岭土以及碳酸氢钠混合,然后向其中加入水混合形成污泥混合物,再将污泥混合物放入造粒机造粒,挤出的颗粒强度高、硬度好;造粒经过煅烧得到净水污泥复合吸附剂。
本发明还公开了一种去除水中氨氮的方法,包括以下步骤:将净水污泥粉末与高岭土以及碳酸氢钠混合,然后加入水,形成污泥混合物;再将污泥混合物造粒、煅烧,得到净水污泥复合吸附剂;将净水污泥复合吸附剂加入含有氨氮的水中,完成水中氨氮的去除。具体的,将净水污泥复合吸附剂加入含有氨氮的水中,使得净水污泥复合吸附剂振动20~28h,然后取出净水污泥复合吸附剂,完成水中氨氮的去除。使得净水污泥复合吸附剂振动的方法为现有技术,比如振荡、超声等。
自来水厂的净水污泥为现有产品,来自于自来水厂生产过程中留下的废物,主要组成有水源地带携有的颗粒土壤、有机物、以及净水试剂等。现有技术将净水污泥不经处理直接排放,可导致水体污染,河道堵塞,将净水污泥经煅烧脱水形成脱水泥饼再填埋,也可造成污染地下水源及占用大量土地的情况,这些处理都未对净水污泥达到最大的资源化利用。如何妥善地处理解决净水污泥的问题已刻不容缓。国内外目前对净水污泥的主要处置方法包括:污泥填埋、污泥焚烧和污泥利用。污泥填埋虽然能暂时解决污泥问题,但对于填埋后即将出现的问题会难以预测和控制,且随着填埋污泥量的增加也会增大填埋的操作难度、加剧填埋厂的污染,占据大面积的土地和库容,此法并不能最终解决污泥处置问题。污泥焚烧后的污泥废渣的量远远少于污泥的量,降低了污泥处置对土地的依赖,即减少了土地占用量,但污泥焚烧易产生难以监测和处理的有毒有害物质,会造成环境的二次污染,也不是污泥处置的有效出路。污泥利用是把污泥作为资源进行再次利用的方式,是一种变废为宝,以废治废,可以实现资源的高利用率。
采用净水污泥与高岭土制备复合吸附剂,并将其用于去除水中氨氮的研究尚未见报道。尤其是,作为水中氨氮的吸附剂需要具有合适的粗糙表面、多孔结构,这些都是决定其吸附性能的关键因素,与复合吸附剂的制备方案息息相关。本发明仅以净水污泥粉末与高岭土以及碳酸氢钠为原料、水为分散剂制备产品,不添加其他物质,避免了氨氮处理时(制备吸附剂时)带来的再次污染,毕竟有机化学物质的添加越多越不环保,也增加成本,本发明采用的净水污泥粉末由现有自来水厂的废料简单干燥、粉碎得到,无需添加任何处理剂,充分利用了再生资源,也为复合吸附剂的成本降低提供切实保障;高岭土以及碳酸氢钠不会在吸附剂生产以及吸附剂处理水的过程中造成环境污染,并且两者的用量不大。实验说明,本发明制备得到的净水污泥复合吸附剂结构疏松,表面粗糙且出现较多鳞状物质,氨氮去除率可达84%。
本发明中,净水污泥粉末、高岭土、碳酸氢钠的质量比为(45~55)∶(5~10)∶(1~3),优选50∶(5~10)∶(2~3);净水污泥粉末、水的用量比例为(45~55g)∶(40~60mL)。
本发明中,煅烧的温度为380~420 ℃、时间为160~200min,优选煅烧的温度为400℃、时间为180min,煅烧时的升温速率为15~20℃/min。将污泥混合物造粒后放马弗炉中煅烧,先以15~20℃/min的升温速率由室温升温至380~420 ℃,然后保温160~200min。实验说明,本发明制备得到的净水污泥复合吸附剂结构疏松,表面粗糙且出现较多鳞状物质,氨氮去除率高。
本发明公开了上述净水污泥复合吸附剂在水处理中的应用;或者在制备水处理剂中的应用。优选的,所述水处理为水中氨氮的处理。
本发明的有益效果是:
1.本发明将净水污泥与高岭土复合,由SEM测试可以看出,得到的净水污泥复合吸附剂与净水污泥原泥吸附剂相比,结构疏松,表面粗糙且出现较多鳞状物质,氨氮去除率高。
2.将净水污泥与高岭土复合,高岭土可以起到粘结剂的作用,增强复合吸附剂的强度。
3. 本发明以废治废,实现了固体废弃物的资源化利用,且颗粒状吸附剂比传统的粉末吸附剂易回收利用。
附图说明
图1为净水污泥原泥吸附剂的SEM图;
图2为实施例二净水污泥复合吸附剂的SEM图;
图3为实施例二净水污泥复合吸附剂实物图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述:
本发明的净水污泥复合吸附剂的制备方法如下:将净水污泥粉末与高岭土以及碳酸氢钠混合,然后加入水,形成污泥混合物;再将污泥混合物造粒、煅烧,得到净水污泥复合吸附剂。
实施例一
用自来水厂取来的净水污泥(现有原料)在100 ℃下干燥24 h,然后经粉碎机粉碎,取粒径100~200目的颗粒作为净水污泥粉末。取该净水污泥粉末50g、高岭土(100~200目)10g、碳酸氢钠3g混合,然后向其中加入50mL水,混合形成湿度适中的污泥混合物,将污泥混合物放入造粒机,挤出造粒得到强度高、硬度好的吸附剂颗粒。将上述吸附剂颗粒置于马弗炉中,以16℃/min的升温速率由室温升温至400℃,然后于400 ℃下煅烧180min,得到净水污泥复合吸附剂。
实施例二
混合净水污泥粉末(实施例一制备)50g、高岭土(100~200目)5g、碳酸氢钠2g,向其中加入50mL水混合形成湿度适中的污泥混合物,将污泥混合物放入造粒机,挤出强度高、硬度好的吸附剂颗粒。将上述吸附剂颗粒置于马弗炉中,以16℃/min的升温速率由室温升温至400℃,然后于400 ℃下煅烧180min,得到净水污泥复合吸附剂。
对比例一
混合净水污泥粉末(实施例一制备)50g、高岭土(100~200目)5g、碳酸氢钠6g,向其中加入50mL水混合形成湿度适中的污泥混合物,将污泥混合物放入造粒机,挤出吸附剂颗粒。将上述吸附剂颗粒置于马弗炉中,以16℃/min的升温速率由室温升温至400℃,于400℃下煅烧180min,得到净水污泥复合吸附剂。
对比例二
混合净水污泥粉末(实施例一制备)50g、高岭土(100~200目)5g,向其中加入50mL水混合形成湿度适中的污泥混合物,将污泥混合物放入造粒机,挤出吸附剂颗粒。将上述吸附剂颗粒置于马弗炉中,以16℃/min的升温速率由室温升温至400℃,于400 ℃下煅烧180min,得到净水污泥复合吸附剂。
对比例三
混合净水污泥粉末(实施例一制备)50g、高岭土(100~200目)5g、碳酸氢钠2g,向其中加入50mL水混合形成湿度适中的污泥混合物,将污泥混合物放入造粒机,挤出吸附剂颗粒。将上述吸附剂颗粒置于马弗炉中,以30℃/min的升温速率由室温升温至400℃,于400℃下煅烧180min,得到净水污泥复合吸附剂。
对比例四
混合净水污泥粉末(实施例一制备)50g、高岭土(100~200目)20g、碳酸氢钠3g,向其中加入50mL水混合形成湿度适中的污泥混合物,将污泥混合物放入造粒机,挤出强度高、硬度好的吸附剂颗粒。将上述吸附剂颗粒置于马弗炉中,以16℃/min的升温速率由室温升温至400℃,于400 ℃下煅烧180min,得到净水污泥复合吸附剂。
实施例三
取50 mL、50 mg/L的氯化铵溶液为模拟氨氮废水,作为实验对象,加入净水污泥复合吸附剂(1g或者4g,为直径2mm、长度3.5~5.5mm的条状),室温振荡吸附24 h,然后离心,用纳氏试剂法测定所得上清液的吸光度,与氨氮标准曲线作对比,即得出所测氨氮溶液浓度,计算氨氮去除率。图1为净水污泥原泥吸附剂的SEM图,图2为实施例二净水污泥复合吸附剂的SEM图,图3为实施例二净水污泥复合吸附剂实物图。实施例以及对比例净水污泥复合吸附剂氨氮去除率见表1,说明本发明将净水污泥粉末与高岭土复合,添加碳酸氢钠,制备的净水污泥复合吸附剂表面粗糙且出现较多鳞状物质,氨氮去除率高,相比之下,净水污泥原泥吸附剂(4g)氨氮去除率低,为47%,仅以净水污泥粉末配碳酸氢钠而不加入高岭土,制备的吸附剂颗粒,振荡吸附24 h出现松散现象,不适合水处理应用。
Claims (4)
1.一种净水污泥复合吸附剂,其特征在于,所述净水污泥复合吸附剂的制备方法包括以下步骤:将净水污泥粉末与高岭土以及碳酸氢钠混合,然后向其中加入50mL水,混合形成污泥混合物,将污泥混合物放入造粒机,挤出造粒得到吸附剂颗粒;将所述吸附剂颗粒置于马弗炉中,以16℃/min的升温速率由室温升温至400℃,然后于400 ℃下煅烧180min,得到净水污泥复合吸附剂;高岭土的粒径为100~200目;净水污泥粉末的粒径为100~200目;所述净水污泥粉末50g、高岭土10g、碳酸氢钠3g或者净水污泥粉末50g、高岭土5g、碳酸氢钠2g。
2.根据权利要求1所述净水污泥复合吸附剂,其特征在于,净水污泥粉末的制备方法为,将自来水厂的净水污泥在100 ℃下干燥24 h;然后粉碎过筛,得到净水污泥粉末。
3. 权利要求1所述净水污泥复合吸附剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:将净水污泥粉末与高岭土以及碳酸氢钠混合,然后向其中加入50mL水,混合形成污泥混合物,将污泥混合物放入造粒机,挤出造粒得到吸附剂颗粒;将所述吸附剂颗粒置于马弗炉中,以16℃/min的升温速率由室温升温至400℃,然后于400 ℃下煅烧180min,得到净水污泥复合吸附剂。
4. 权利要求1所述净水污泥复合吸附剂在水处理中的应用,其特征在于,取50 mL、50mg/L的氯化铵溶液,加入净水污泥复合吸附剂,室温振荡吸附24 h,然后离心,完成净水污泥复合吸附剂在水处理中的应用;所述净水污泥复合吸附剂为1g或者4g;所述净水污泥复合吸附剂为直径2mm、长度3.5~5.5mm的条状。
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净水污泥颗粒吸附剂对水中总磷的动态吸附;华铭 等;《苏州科技学院学报(工程技术版)》;20151231;第28卷(第4期);第6-11页 * |
新型污泥基滤料的开发与应用研究;张银婷;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》;20180715(第7期);B027-476 * |
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