一种污泥基多孔陶瓷海绵及其制备和在电促除磷中的应用制造技术

本申请公开一种污泥基多孔陶瓷海绵及其制备和在电促除磷中的应用，改性剩余污泥和水玻璃，加水制成浆料后，以聚氨酯海绵为有机模板，浸渍并挤出多余浆料，经焙烧后得到多孔陶瓷海绵；将制备的污泥基多孔陶瓷海绵直接用于磷酸盐的吸附和回收，也可与电化学系统耦合，完成磷的去除过程

【技术实现步骤摘要】
一种污泥基多孔陶瓷海绵及其制备和在电促除磷中的应用


[0001]本申请属于环保
，具体涉及一种污泥基多孔陶瓷海绵及其制备和在电促除磷中的应用
。

技术介绍

[0002]磷是大多污染水体中的主要污染指标，水体中的过量磷主要来源于农药
、
肥料
、
农业废弃物
、
工业废水和生活污水
。
磷污染和磷资源回收一直是环境污染治理中的热点问题，面对日益严格的磷排放标准，吸附法逐渐显示出其优势，而寻求经济廉价的磷酸盐吸附剂已成为研究的关注重点
。
多孔陶瓷海绵是一种具有良好应用前景的吸附剂，经适当改性处理可获得优异的除磷性能
。
剩余污泥是一种潜在的制备多孔陶瓷海绵的废弃有机物，其含水率高
、
成分复杂
、
处理难度较高
、
产量日益增大，已成为环境污染控制一大挑战
。
剩余污泥高温热解炭化不仅可以杀死病原体
、
降解有机物
、
固定重金属，其产物还可应用于污染物吸附
、
土壤改良
、
处理温室气体等方面
。
因此，将剩余污泥热解制备多孔陶瓷海绵，不仅可应用于磷酸盐的吸附，同时也是一种具有发展前景的剩余污泥处置途径
。
[0003]专利
CN 105688814 A
公开了一种利用污水处理厂污泥制备除磷吸附剂的方法，该方法将污泥烘干研磨后，与马弗炉中热解碳化，温度为
500
～
800℃
，运行时间为
15
～
90min
，即得产品
。
该方法操作简单
、
成本低廉
。
但该方法制备得到的吸附剂为粉末，在实际应用过程中具有一定的局限性，在废水处理过程中存在固液分离以及再生等问题
。
专利
CN 109395696 A
公开了一种易清除可重复使用的污泥活性炭吸附剂及其制备方法，该方法将木渣用强氧化钾进行改性处理，然后与污泥
、
竹炭纤维按比例混合，放入管式炉中热解得到炭化混合物，再进行氯化锌浸渍然后干燥后，再放入管式炉中热解，即得产品
。
该方法所用原料来源广泛，价格低廉
。
但污泥掺加量较少，加入的化学药剂较多，程序复杂，需要在管式炉中热解两次，耗能高
。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种污泥基多孔陶瓷海绵及其制备和在电促除磷中的应用，该污泥基多孔陶瓷海绵制备方法简单
、
易于操作，且充分利用了剩余污泥中生物质含量高的特质，一方面将其转化为一种可处理含磷废水的高效吸附剂，并可再生利用，获得一种具有经济价值的环境友好材料，另一方面，与电化学系统耦合，实现磷的去除
。
本专利技术对解决污泥的资源化利用
、
磷酸盐的去除以及实现以废治废具有重要意义
。
[0005]一种利用污泥基多孔陶瓷海绵处理含磷废水的方法，包括：
[0006](1)
将含磷废水送入三维电极反应器中，接通电源，电解进行磷的吸附，所述三维电极反应器包括电解槽和置于电解槽内的阳极电极及阴极电极，所述阳极电极和阴极电极外接电源，所述阳极电极为污泥基多孔陶瓷海绵；
[0007](2)
经步骤
(1)
处理后的废水进行达标排放；
[0008]所述污泥基多孔陶瓷海绵的制备过程包括：
[0009](a)
将剩余污泥经烘干和研磨预处理后，与镧的无机盐水溶液混合反应，制备负载镧的剩余污泥；
[0010](b)
将所述负载镧的剩余污泥与水玻璃按质量百分比
60
％～
90
％：
40
％～
10
％混合，再加入与混合物的总质量比为3～
4:1
的去离子水，混合均匀制备陶瓷浆料；
[0011](c)
将有机模板浸入所述陶瓷浆料中，充分浸渍后，挤出多余浆料，室温干燥形成胚体，然后将坯体依次进行热解
、
碳化，制备得到所述污泥基多孔陶瓷海绵
。
[0012]本申请污泥基多孔陶瓷海绵的原料为改性剩余污泥和水玻璃，加水制成浆料后，以聚氨酯海绵为有机模板，浸渍并挤出多余浆料，经焙烧后得到多孔陶瓷海绵；将制备的污泥基多孔陶瓷海绵直接用于磷酸盐的吸附，材料可再生使用，溶出的磷酸盐可再次用作磷肥使用
。
也可与电化学系统耦合，完成磷的去除过程
。
[0013]本申请采用有机泡沫浸渍工艺，与多孔陶瓷的其他制备工艺相比，工艺过程简单，操作方便，不需要复杂设备，制备成本低，通过选择不同孔隙结构和不同孔径的有机泡沫体作为模板，即可得到剩余污泥掺加量高
、
成本低廉
、
可控孔结构
、
高气孔率
、
高比表面积和高吸附性能的多孔陶瓷材料，将多孔陶瓷作为电极材料应用于去除废水中的磷
。
污泥基多孔陶瓷海绵作为电极材料，可在电场的作用下释放出金属离子
(Fe
2+
和
La
3+
)
，这些金属阳离子在酸性条件下可与磷酸根离子直接反应生成沉淀
(Fe3(PO4)2或
LaPO4)
，在碱性条件下会与氢氧根离子生成单体或聚合金属复合物
(Fe(OH)2，
La(OH)3)
，进而用于磷酸盐的去除
。
本申请为剩余污泥的资源化利用，实现以废治废具有重要意义
。
[0014]可选的，步骤
(1)
中，所述含磷废水浓度为2～
4g/L
；所述阴极电极为不锈钢电极；所述电源为直流电源
。
[0015]可选的，步骤
(1)
中，控制电解的电压为
0.2
～
1V
；所述吸附的时间为2～
10min。
[0016]进一步优选的，步骤
(1)
中，控制电解的电压为
0.8V
；所述吸附的时间为
5min。
[0017]所述污泥基多孔陶瓷海绵的制备过程中：
[0018]可选的，步骤
(a)
中，所述剩余污泥烘干和研磨处理的过程为：将剩余污泥在
100
～
120℃
恒温干燥箱中烘干至恒重，然后将干燥的污泥破碎研磨过
25
～
30
目筛
。
[0019]可选的，步骤
(a)
中，所述镧的无机盐水溶液为硝酸镧水溶液；所述硝酸镧水溶液的浓度为
0.05
～...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种利用污泥基多孔陶瓷海绵处理含磷废水的方法，其特征在于，包括：
(1)
将含磷废水送入三维电极反应器中，接通电源，电解进行磷的吸附，所述三维电极反应器包括电解槽和置于电解槽内的阳极电极及阴极电极，所述阳极电极和阴极电极外接电源，所述阳极电极为污泥基多孔陶瓷海绵；
(2)
经步骤
(1)
处理后的废水进行达标排放；所述污泥基多孔陶瓷海绵的制备过程包括：
(a)
将剩余污泥经烘干和研磨预处理后，与镧的无机盐水溶液混合反应，制备负载镧的剩余污泥；
(b)
将所述负载镧的剩余污泥与水玻璃按质量百分比
60
％～
90
％：
40
％～
10
％混合，并加入去离子水混合均匀制备陶瓷浆料；
(c)
将有机模板浸入所述陶瓷浆料中，充分浸渍后，挤出多余浆料，室温干燥形成胚体，然后将坯体依次进行热解
、
碳化，制备得到所述污泥基多孔陶瓷海绵
。2.
根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤
(1)
中，所述含磷废水浓度为2～
4g/L
；所述阴极电极为不锈钢电极；所述电源为直流电源
。3.
根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤
(1)
中，控制电解的电压为
0.2
～
1V
；所述吸附的时间为2～
10min。4.
根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤
(a)
中，所述镧的无机盐水溶液为硝酸镧水溶液；所述硝酸镧水溶液的浓度为
0.05
～
0.2mol/L
；所述剩余污泥与硝酸镧水溶液的固液比为
1:10
，所述混合反应过程中，混合液
pH
调至8～
11
，水浴震荡条件为
24
～
26℃、150
～
200r/min
，振荡时间为
12
～
24h。5.
根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤
(b)
中，所述负载镧的剩余污泥与水玻璃按质量百分比
60
％～
80
％：
40
％～
20
％混合
。6.
根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤
(c)
中，所述热解的过程为：将干燥的胚体放入立式管式炉中，以4...

【专利技术属性】
技术研发人员：何彩霞，梁禹翔，郭然，曹甜甜，李平丽，陈英，沈信权，朱晓晴，宋雪红，金阿南，
申请(专利权)人：杭州匠心智水环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：