焦磷酸钠改性净水污泥/沸石复合吸附剂及其制备方法与应用

摘要

本发明公开了焦磷酸钠改性净水污泥/沸石复合吸附剂及其制备方法与应用，所述焦磷酸钠改性净水污泥/沸石复合吸附剂的制备方法包括以下步骤：将净水污泥粉末与沸石粉末混合，然后将该混合物加入到焦磷酸钠溶液中浸渍再放入烘箱中干燥，然后加入水，形成污泥混合物；再将污泥混合物造粒、煅烧，得到焦磷酸钠改性净水污泥/沸石复合吸附剂。将该吸附剂用于氨氮废水的吸附处理，氨氮去除率高。

说明书

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焦磷酸钠改性净水污泥/沸石复合吸附剂及其制备方法与应用。

背景技术

随着人们生活和生产对自来水的需要，自来水厂的供水能力与日俱增，净水污泥的产量也越来越大。加之来自河流、湖泊的原水中有毒物质和有机物的含量猛增，水质日益下降，自来水厂排出的污泥质量也愈来愈差。若把净水污泥直接排入附近水体，不仅会使河道淤塞、河床高度上升，对行洪和通航造成

不利影响，还会使水源受到污染，破坏生态平衡，影响环境卫生。

氨氮为耗氧型污染物，氨氮含量过高会造成水体富营养化。水体富营养化在环境、经济和生态等方面带来诸多负面影响，水中氨氮的含量已经成为水体富营养化的一个重要指标。富营养化对水质和水生生物的生存和生长造成了严重的危害。另外，亚硝酸盐氮还会破坏人体和动物的肝、脾和肾等器官，使其功能失调，导致体力衰竭、精神萎靡。因此，为了降低水体污染、保护生态环

境，需将含氮废水处理达标后才能排放。

而将净水污泥制成吸附剂，将其用于废水中氨氮的吸附，不但有效地解决了水体污染问题，而且减少了污泥的传统处理方式所造成的环境污染和资源浪费，实现了变废为宝的目的。因此，采用净水污泥制备吸附剂对环境保护、人

类健康、经济发展具有积极的意义。

发明内容

本发明公开了新的污泥复合吸附剂，采用沸石作为掺杂剂，得到的吸附剂较原泥的水处理能力具有明显的提升；进一步的，在沸石掺杂基础上，采用焦磷酸钠作为改性剂，使得吸附剂的水处理能力更高。

本发明采用如下技术方案：

一种净水污泥/沸石复合吸附剂，所述净水污泥/沸石复合吸附剂的制备方法包括以下步骤：将净水污泥粉末与沸石粉末混合造粒，然后煅烧，得到净水污泥/沸石复合吸附剂。

一种焦磷酸钠改性净水污泥复合吸附剂，所述焦磷酸钠改性净水污泥复合吸附剂的制备方法包括以下步骤：将净水污泥粉末加入到焦磷酸钠水溶液中，然后烘干，再造粒、煅烧，得到焦磷酸钠改性净水污泥复合吸附剂。

一种焦磷酸钠改性净水污泥/沸石复合吸附剂，所述焦磷酸钠改性净水污泥/沸石复合吸附剂的制备方法包括以下步骤：将净水污泥粉末与沸石粉末的混合物加入到焦磷酸钠水溶液中，然后烘干，再造粒、煅烧，得到焦磷酸钠改性净水污泥/沸石复合吸附剂。

一种废水处理方法，将吸附剂加入废水中，振荡后静置，完成废水处理；所述吸附剂为上述净水污泥/沸石复合吸附剂或者上述焦磷酸钠改性净水污泥/沸石复合吸附剂。

本发明公开了上述净水污泥/沸石复合吸附剂或者焦磷酸钠改性净水污泥/沸石复合吸附剂在废水处理中的应用。

本发明中，所述废水为含氨氮废水。

本发明中，沸石粉、净水污泥粉末的重量比为1∶2～8，优选1∶5～6；沸石粉的粒径、净水污泥粉末的粒径均为100～200目。净水污泥粉末的制备方法为，将现有自来水厂的净水污泥干燥后粉碎过筛，得到净水污泥粉末。

本发明中，净水污泥粉末、焦磷酸钠水溶液的用量比为50g∶1L；焦磷酸钠水溶液浓度为0.5%～10%，优选的，焦磷酸钠水溶液浓度为1%～2%。

本发明中，净水污泥粉末与沸石粉末的混合物、焦磷酸钠水溶液的用量比为50g∶1L；焦磷酸钠水溶液浓度为0.5%～10%，优选的，焦磷酸钠水溶液浓度为1%～2%。

本发明中，煅烧的温度为400～600℃，时间为2～4小时；优选的，煅烧的温度为600℃、时间为2小时，煅烧时的升温速率为8℃/min。

本发明中，焦磷酸钠改性净水污泥/沸石复合吸附剂的制备中，将净水污泥粉末与沸石粉末的混合物加入到焦磷酸钠水溶液中，浸渍20～30h，然后放入烘箱中干燥5h，然后加入水，进行造粒、煅烧，得到改性净水污泥/沸石复合吸附剂。

本发明中，振荡后静置中，振荡为常温，转速为100r/min～150 r/min，时间为20～30h。

本发明的吸附剂对NH

附图说明

图1为原泥吸附剂的SEM图；

图2为沸石与净水污泥不同配比对氨氮的去除效果；

图3为焦磷酸钠改性净水污泥/沸石复合吸附剂的SEM图；

图4为焦磷酸钠改性净水污泥/沸石复合吸附剂对氨氮的去除效果。

具体实施方式

本发明将净水污泥粉末与沸石粉末混合造粒，然后煅烧，得到净水污泥/沸石复合吸附剂；或者将净水污泥粉末加入到焦磷酸钠水溶液中，然后烘干，再造粒、煅烧，得到焦磷酸钠改性净水污泥复合吸附剂；或者将净水污泥粉末与沸石粉末的混合物加入到焦磷酸钠水溶液中，然后烘干，再造粒、煅烧，得到焦磷酸钠改性净水污泥/沸石复合吸附剂。无需其他试剂或者步骤，得到的吸附剂对水中氨氮的吸附处理效果非常好。

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目的颗粒作为粉末状净水污泥，用于以下实施例、对比例。本发明中，造粒为常规技术，将粉末加入水，利用现有造粒机造粒，粉末、水的用量比例为50g∶50mL；实施例、对比例中，煅烧时的升温速率为8℃/min，由室温至设定温度；煅烧时，每个坩埚中，粒子的量一样。

沸石粉为天然斜发沸石，产地是河南信阳，粒径是100~200目。

将吸附剂加入氨氮水体中，完成氨氮水体的处理。比如分别称取1.0g吸附剂放入盛有50mL浓度为50mg/L的NH

实施例一：净水污泥/沸石复合吸附剂对氨氮去除效果

分别将100～200目的沸石粉与净水污泥粉末以1:2、1:4、1:6、1:8的重量比例混合，加入等量的蒸馏水，搅拌均匀，放入造粒机制成粒状，再放入烘箱内干燥5h，将粒子在马弗炉中于600℃煅烧2h，制成净水污泥/沸石复合吸附剂。将净水污泥粉末同样的方法造粒、干燥并在600℃煅烧2小时，得到未掺杂的原泥吸附剂，SEM图见图1。

分别称取1.0g吸附剂放入不同的盛有50mL浓度为50mg/L的NH

实施例二 净水污泥/沸石复合吸附剂对氨氮去除效果

将100～200目的沸石粉与净水污泥粉末以1:6的重量比例混合，加入等量的蒸馏水，搅拌均匀，放入造粒机制成粒状，再放入烘箱内干燥5h，分别将颗粒在马弗炉中煅烧2h，制成净水污泥/沸石复合吸附剂；煅烧温度分别为400℃、800℃。

分别称取1.0g吸附剂放入不同的盛有50mL浓度为50mg/L的NH

实施例三 净水污泥/沸石复合吸附剂对氨氮去除效果

将100～200目的沸石粉与净水污泥粉末以1:6的重量比例混合，加入等量的蒸馏水，搅拌均匀，放入造粒机制成粒状，再放入烘箱内干燥5h，分别将颗粒在马弗炉中600℃煅烧3小时，制成净水污泥/沸石复合吸附剂；称取1.0g吸附剂放入不同的盛有50mL浓度为50mg/L的NH

实施例四 焦磷酸钠改性净水污泥复合吸附剂对氨氮去除效果

将100～200目的净水污泥粉末25g加入到500mL质量浓度为2%的焦磷酸钠水溶液中浸渍24h，浸渍完成后用蒸馏水冲洗两遍，放入烘箱中干燥5h，再配等量水放入造粒机中造粒，干燥后，在马弗炉中于600℃下煅烧2h，得到焦磷酸钠改性净水污泥吸附剂。称取1.0g吸附剂放入盛有50mL浓度为50mg/L的NH

将上述方法中，净水污泥粉末更换为沸石粉，其余不变，得到的焦磷酸钠改性沸石粉对氨氮的吸附量为1.508 mg/g。

实施例五 焦磷酸钠改性净水污泥/沸石复合吸附剂对氨氮去除效果

将100～200目的沸石粉与净水污泥粉末以1:6的重量比例混合，取25g混合粉末加入到500mL不同质量浓度的焦磷酸钠水溶液中浸渍24h，浸渍完成后用蒸馏水冲洗两遍，放入烘箱中干燥5h，再配等量水放入造粒机中造粒，干燥后，在马弗炉中于600℃下煅烧2h，得到焦磷酸钠改性净水污泥/沸石复合吸附剂。焦磷酸钠水溶液的质量浓度分别为0.5%、1%、2%、5%，其中2%焦磷酸钠改性净水污泥/沸石复合吸附剂的SEM见图3。

称取1.0g吸附剂放入盛有50mL浓度为50mg/L的NH

实施例六

在实施例五的基础上，将焦磷酸钠替换为氢氧化钠、氯化钠、氯化锌，以2%的浓度，同样的方法，分别得到氢氧化钠改性净水污泥/沸石复合吸附剂、氯化钠改性净水污泥/沸石复合吸附剂、氯化锌改性净水污泥/沸石复合吸附剂；经过同样的测试，氢氧化钠改性净水污泥/沸石复合吸附剂、氯化钠改性净水污泥/沸石复合吸附剂、氯化锌改性净水污泥/沸石复合吸附剂的吸附量分别为1.612mg/g、0.701mg/g、1.022 mg/g。

实施例七

将吸附饱和的两种吸附剂（原泥吸附剂、2%焦磷酸钠改性净水污泥/沸石复合吸附剂）进行首次上述吸附实验后取出，分别用50mL的NaOH（1M）、KCl（0.5M）、HCl（0.5M）水溶液进行脱附，常规振荡脱附24h后过滤、干燥，将脱附后的两种吸附剂重新投入50mL浓度为50mg/L的氨氮溶液中，进行第二次吸附实验（与第一次实验一样），多次重复以上吸附解吸步骤，测定对氨氮去除率的变化。结果如下：