[發(fā)明專利]功能化粉煤灰沸石復(fù)合顆粒的制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010588313.5
• 申請(qǐng)日: 2010-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN102091593A
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張志劍;陳曉燕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J20/18
• 分類號(hào): B01J20/18;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/16
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 陳昱彤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種功能化粉煤灰納米沸石復(fù)合顆粒的制備方法，可用于對(duì)含高濃度污水氨氮和磷回收與脫除。

背景技術(shù)

粉煤灰是我國(guó)排放量最大的一種工業(yè)固體廢物，燃煤電廠每年排放的粉煤灰總量逐年增加，給我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和生態(tài)環(huán)境造成了巨大的壓力。我國(guó)已決定把粉煤灰的綜合利用作為固體廢物利用的重點(diǎn)。因此，開展對(duì)粉煤灰的資源化綜合利用研究，不僅改善環(huán)境，解決被閑置的資源和占用的土地，更可以變廢為寶，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。

水資源短缺與污染嚴(yán)重已經(jīng)成為影響我國(guó)國(guó)名經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素，其中地表水體富營(yíng)養(yǎng)化是我國(guó)面臨的水污染核心問題之一。研究表明氮磷的過量排放是造成富營(yíng)養(yǎng)化的根本原因，因此要控制水體富營(yíng)養(yǎng)化必須限制氮磷的排放，需要對(duì)污水進(jìn)行脫氮除磷處理。集約化、規(guī)模化養(yǎng)殖業(yè)迅速崛起的同時(shí)，也使畜禽養(yǎng)殖污染成為了不容忽視的問題。規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)排放的大量糞尿與廢水現(xiàn)已成為許多城市和農(nóng)村的新興污染源。養(yǎng)殖廢水具有典型的“三高”特征，COD_Cr高達(dá)3000～12000mg/l，氨氮高達(dá)800～2200mg/l，TP高達(dá)300～500mg/L，SS超標(biāo)數(shù)十倍。他們大多未經(jīng)過妥善回收利用，處理及處置就直接排放，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，尤其對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化產(chǎn)生了極其不良的影響。在許多地區(qū)，畜禽養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的廢水超過環(huán)境的容納量，已經(jīng)或正在成為比工業(yè)廢水、生活污水更大的污染源。限于養(yǎng)殖業(yè)是薄利行業(yè)，目前的處理工藝僅能針對(duì)COD_Cr的大幅削減，而對(duì)氨氮達(dá)標(biāo)排放尚存在很大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)難度。規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖廢水處理目前已引起養(yǎng)殖場(chǎng)業(yè)主及有關(guān)部門的高度重視，采取一系列防治措施及選用經(jīng)濟(jì)、高效的處理技術(shù)已刻不容緩。隨著國(guó)家污水排放標(biāo)準(zhǔn)日益更新，高濃度養(yǎng)殖廢水達(dá)標(biāo)排放問題更加突出。經(jīng)濟(jì)有效的控制高濃度養(yǎng)殖廢水氮磷污染已成為當(dāng)前急待解決的環(huán)保課題。

由于粉煤灰的比表面積較大、表面能高，且存在著許多鋁、硅等活性點(diǎn)，因此，具有較強(qiáng)的吸附能力。吸附包括物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附效果取決于粉煤灰的多孔性及比表面積，比表面積越大，吸附效果越好。化學(xué)吸附主要是由于其表面具有大量Si-O-Si鍵、Al-O-Al鍵與具有一定極性的有害分子產(chǎn)生偶極-偶極鍵的吸附，或是陰離子(如廢水中的PO₄^3-)與粉煤灰中次生的帶正電荷的硅酸鋁、硅酸鈣和硅酸鐵之間形成離子交換或離子對(duì)的吸附。基于粉煤灰對(duì)污染物的吸附性能和化學(xué)沉淀機(jī)理，粉煤灰污水處理技術(shù)由來已久，在廢水處理上的應(yīng)用主要是利用其多孔固體吸附水中某種或幾種污染物，以回收或去除某些污染物，從而使廢水得以凈化。

然而粉煤灰對(duì)污水中的污染物存在著選擇性差、本身的離子吸附容量不高導(dǎo)致剩余污泥大等不足。經(jīng)過常規(guī)物理、化學(xué)、或物理化學(xué)等技術(shù)手段改性，一定程度上提高了污水粉煤灰脫氮除磷的容量，但也不可否認(rèn)改良后的粉煤灰水處理技術(shù)仍然存在用量大、剩余污泥多、以及氮磷二次釋放強(qiáng)等技術(shù)瓶頸，不適于高濃度畜禽養(yǎng)殖廢水的氨氮和磷酸鹽的去除。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種功能化粉煤灰沸石復(fù)合顆粒的制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明利用粉煤灰具有火山灰的活性，與天然沸石的火山灰材料具有相似的化學(xué)組成的特點(diǎn)，在水熱條件下合成具有高陽離子交換性能的沸石結(jié)構(gòu)，再通過摻雜技術(shù)合成增強(qiáng)其污水氮磷回收與脫除的能力，以應(yīng)用于高濃度污水氮磷的深度處理。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：所述功能化粉煤灰納米沸石復(fù)合顆粒的制備方法包括如下步驟：

(1)將粉煤灰進(jìn)行粉碎、烘干；

(2)將烘干的粉煤灰、堿金屬和水按質(zhì)量比100∶4.8～9.6∶200～1200的比例混合均勻，在60～120℃溫度下水熱理化反應(yīng)5～15h后得到初步水熱理化反應(yīng)產(chǎn)物；

(3)向所述初步水熱理化反應(yīng)產(chǎn)物中添加硅鹽或鋁鹽，所添加的硅鹽或鋁鹽的質(zhì)量≥0g，使初步水熱理化反應(yīng)產(chǎn)物中硅與鋁的總含量的摩爾比為1～1.5∶1；再繼續(xù)在60～120℃溫度下水熱理化反應(yīng)20h～85h，在剩余粉煤灰顆粒表面上生成納米級(jí)合成沸石；

(4)在步驟(3)獲得的產(chǎn)物中摻雜鈣鹽和/或鎂鹽后繼續(xù)在60～120℃溫度下水熱理化反應(yīng)2～5h，所述摻雜的鈣鹽和/或鎂鹽與步驟(1)所述的粉煤灰的質(zhì)量比為1～5∶100；

(5)將步驟(4)得到的反應(yīng)產(chǎn)物過濾得到沉積物，對(duì)所述沉積物用去離子水進(jìn)行洗滌直至所述沉積物的pH為8～10，后再將沉積物干燥，獲得所述功能化粉煤灰沸石復(fù)合顆粒。