一种零价铁陶粒及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于水污染治理技术领域，具体涉及一种零价铁陶粒及其制备方法和应用。本发明专利技术提供了一种零价铁陶粒，包括以下质量份数的原料：20～60份含油污泥，10～40份生活污泥，25～50份赤泥，0.01～5份粘结剂。在本发明专利技术中，赤泥主要提供氧化铁，氧化铁还原后生成零价铁；含油污泥和生活污泥共同提供有机物，有机物碳化后生成碳作为还原剂；同时含油污泥和生活污泥为生成陶粒提供原料。本发明专利技术以工业废料和生活固废为原料制备得到零价铁陶粒，大大降低了零价铁的生产成本，从而降低了水污染治理的成本。同时本发明专利技术使含油污泥、生活污泥和赤泥废弃物资源化实现以废治废。弃物资源化实现以废治废。弃物资源化实现以废治废。

【技术实现步骤摘要】
一种零价铁陶粒及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于水污染治理
，具体涉及一种零价铁陶粒及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]城市化的快速进程导致城市水污染问题日益严重。有别于氮、磷等物质，重金属及石油污染物(如多环芳烃，polycyclicaromatichydrocarbons,PAHs)难以降解，可对环境及人体造成累积性伤害，危害性大。当污染物含量超过水体自净能力时，就会造成污染物积累，导致水质日趋恶化。如何高效去除水体中存在的难降解污染物，保证水环境及人体健康安全成为当今的热点问题。
[0003]纳米零价铁(nZVI)是一种新型人造材料，由于较大的比表面积和独特的核壳结构，在污染物去除上具有独特优势。大量研究表明，纳米零价铁对于包括四氯乙烯、三氯乙烯、硝酸盐、弹药(如三硝基甲苯、三次甲基三硝基胺)、农药(如林丹、滴滴涕)，多环芳烃(如菲、蒽、荧蒽、芘、苯并(a)芘以及重金属(如Cr、Cu，Pb，Ni，Zn，Cd)等在内的很多污染物均具有较好的处理效果。例如《enhanced degradation of halogenated aliphatics by zero
‑
valent iron》(Robert W.Gillham and stephanie F.O
’
Hamesin《ground water》32卷第6期，958
‑
967)将零价铁制作为永久可渗透反应墙(PRB)用于水污染治理，PRB建立后污水中90％的三氯乙烯(TCE)被去除。
[0004]现有的纳米零价铁大多以二价铁盐(如氯化亚铁和硫酸亚铁)或铁基氢氧化物为原料制备，使纳米零价铁具有较高的生产成本，从而提高了水污染治理的成本。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种零价铁陶粒及其制备方法和应用，本专利技术提供的零价铁陶粒的制备原料为含油污泥、生活污泥和电解铝的废弃物
‑
赤泥，大大降低了零价铁的生产成本。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种零价铁陶粒，包括以下质量份数的原料：
[0007][0008]优选的，所述含油污泥包括以下质量百分含量的化学成分：
[0009]SiO
2 39％～51％，Al2O
3 10％～16％，Fe2O
3 5％～7％，CaO 1％～10％，MgO 1％～6％，余量的烧失成分。
[0010]优选的，所述生活污泥包括以下质量百分含量的化学成分：
[0011]SiO
2 18％～24％，Al2O
3 11％～15％，Fe2O
3 5％～7％，CaO 2％～10％，MgO 0.2％～4％，余量的烧失成分。
[0012]优选的，所述赤泥包括以下质量百分含量的化学成分：
[0013]SiO
2 6％～15％，Al2O
3 15％～20％，Fe2O
3 45％～55％，TiO
2 5％～7％，余量的烧失成分。
[0014]优选的，所述粘结剂包括淀粉或羧甲基纤维素钠。
[0015]本专利技术还提供了上述技术方案所述零价陶粒的制备方法，包括以下步骤：
[0016]将含油污泥、生活污泥、赤泥和粘结剂第一混合进行造粒，得到陶粒坯料；
[0017]将所述陶粒坯料和还原剂第二混合进行还原烧结，得到所述零价铁陶粒。
[0018]优选的，所述第一混合优选包括以下步骤：
[0019]将含油污泥、生活污泥和赤泥第11混合后研磨，得到混合粉料；
[0020]将所述混合粉料、水和粘结剂第12混合。
[0021]优选的，所述第二混合前还包括：将所述陶粒坯料进行预烧结。
[0022]优选的，所述预烧结的温度为800～1300℃，所述预烧结的保温时间为30～60min，升温至所述预烧结温度的升温速率为2～4℃/min；
[0023]所述还原烧结的温度为500～800℃，所述还原烧结的保温时间为15～30min。
[0024]本专利技术还提供了上述技术方案所述零价陶粒或上述技术方案所述制备方法制备得到的零价铁陶粒在水污染治理中的应用。
[0025]本专利技术提供了一种零价铁陶粒，包括以下质量份数的原料：20～60份含油污泥，10～40份生活污泥，25～50份赤泥，0.01～5份粘结剂。在本专利技术中，赤泥主要提供氧化铁，氧化铁还原后生成零价铁；含油污泥和生活污泥共同提供有机物，有机物碳化后生成碳作为还原剂；同时含油污泥和生活污泥为生成陶粒提供原料。本专利技术以工业废料和生活固废为原料制备得到零价铁陶粒，大大降低了零价铁的生产成本，从而降低了水污染治理的成本。同时本专利技术使含油污泥、生活污泥和赤泥废弃物资源化实现以废治废。
附图说明
[0026]图1为实施例1制备得到的零价铁陶粒的SEM图；
[0027]图2为实施例2制备得到的零价铁陶粒的SEM图；
[0028]图3为实施例1制备得到的预烧结后陶粒和零价铁陶粒的实物图，其中(a)为预烧结后陶粒的实物图，(b)为零价铁陶粒的实物图；
[0029]图4为实施例1制备得到的预烧结后陶粒和零价铁陶粒的XRD谱图。
具体实施方式
[0030]本专利技术提供了一种零价铁陶粒，包括以下质量份数的原料：
[0031][0032]本专利技术提供的零价铁陶粒的制备原料包括20～60份含油污泥，优选为25～45份，更优选为30～40份。在本专利技术中，所述含油污泥优选包括以下质量百分含量的化学成分：SiO
2 39～51％，Al2O
3 10～16％，Fe2O
3 5～7％，CaO 1～10％，MgO 1～6％，含油量为15％以下，余量的烧失成分；更优选为SiO
2 45～50％，Al2O
3 13～14％，Fe2O
3 5.5～6％，CaO 6～8％，MgO 3～5％，含油量为10～12％，余量的烧失成分。在本专利技术中，所述含油污泥优选包括石油开发产生的沉积物、油基钻屑和炼化污泥中的一种或多种，更优选为油基钻屑或炼化污泥。在本专利技术中，当含有污泥包括两种以上上述具体物质时本专利技术对具体物质的配比无特殊限定，采用按任意配比即可。在本专利技术中，所述烧失成分主要为有机物，所述烧失成分会在碳化过程中转化为碳单质。
[0033]以含油污泥的质量份数为基准，本专利技术提供的零价铁陶粒的制备原料包括10～40份生活污泥，优选为20～35份，更优选为25～30份。在本专利技术中，所述生活污泥优选包括以下质量百分含量的化学成分：SiO
2 18～24％，Al2O
3 11～15％，Fe2O
3 5～7％，CaO 2～10％，MgO 0.2～4％，余量的烧失成分；更优选为：SiO
2 19～21％，Al2O
3 13～15％，Fe2O
3 5.5～6％，CaO 5～8％，MgO 1～2.5％。在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种零价铁陶粒，包括以下质量份数的原料：2.根据权利要求1所述零价铁陶粒，其特征在于，所述含油污泥包括以下质量百分含量的化学成分：SiO239％～51％，Al2O310％～16％，Fe2O35％～7％，CaO 1％～10％，MgO1％～6％，余量的烧失成分。3.根据权利要求1所述零价铁陶粒，其特征在于，所述生活污泥包括以下质量百分含量的化学成分：SiO218％～24％，Al2O311％～15％，Fe2O35％～7％，CaO 2％～10％，MgO0.2％～4％，余量的烧失成分。4.根据权利要求1所述零价铁陶粒，其特征在于，所述赤泥包括以下质量百分含量的化学成分：SiO26％～15％，Al2O315％～20％，Fe2O345％～55％，TiO25％～7％，余量的烧失成分。5.根据权利要求1所述零价铁陶粒，其特征在于，所述粘结剂包括淀粉或羧甲基纤维素钠。6.权利要求1～5任一项所述零价陶粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海峰，荆少东，徐帅陵，桂召龙，魏路先，王岚婷，徐辉，谷梅霞，唐西梅，
申请(专利权)人：中石化石油工程设计有限公司，
类型：发明
国别省市：