[發明專利]一種多孔陶粒載體及其制備方法

有效

• 申請號: 201610101833.6
• 申請日: 2016-02-24
• 公開（公告）號: CN105753505B
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 宋樂山;蔡群歡;賀前鋒;言海燕;陳亞利;姚詠歌;趙迪;趙建成;劉杰
• 申請（專利權）人: 湖南永清環保研究院有限責任公司;深圳永清水務有限責任公司
• 主分類號: C04B38/06
• 分類號: C04B38/06;C04B33/132;C04B33/135;B01J32/00;B01J23/78
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強

本發明公開了一種多孔陶粒載體及其制備方法，該多孔陶粒載體有以下特征：表面粗糙、疏松多孔，顆粒孔隙率高達45?55%，比表面積達200?400m²/g；化學性質穩定，1+1鹽酸溶出率＜1%；重金屬浸出量在標準以下，無浸出毒性造成的二次污染；機械強度高，抗壓強度達到20?30MPa，可作為廢水處理中的催化劑與吸附劑的載體材料。

技術領域

本發明涉及一種多孔陶粒載體及其制備方法。

背景技術

調研結果顯示我國污水處理廠所產生的污泥已經超過3000萬噸/年，有80％沒有得到妥善處理，如何實現污泥減量化、穩定化、無害化，最終達到資源化，已經成為深受關注的重大課題。目前污泥資源化方式包括厭氧發酵、焚燒發電、堆肥土地利用、建材使用等。

在建材使用領域，利用污泥制備陶粒是一個重要的研究方向。在燒制過程中，有機物燃燒產氣膨脹成孔，并產生可利用熱量，而無機物作為骨架填充原料，污泥中重金屬被固定晶格化，不會產生二次污染。現有的污泥陶粒主要用作水泥填料、保溫材料等。例如中國專利CN 103723999 A公布了“一種城市給水污泥制備花卉陶粒的方法”，將給水污泥、煤泥、焦寶石板栗殼和廢玻璃等干燥研磨后，成球燒結成花卉陶粒。中國專利CN103864404 A公布了“一種利用石英砂尾礦和污泥制作的陶粒及其制備方法”，由石英砂尾礦粉、污泥、河道底泥及助劑燒結而成，使用污泥為含水率10％-20％的活性污泥，制得陶粒符合路基材料、混凝土骨料、輕質磚填充料及水泥生產的指標要求。這些陶粒制備工藝為：干燥-粉磨-混合造粒-燒結，工藝條件及控制比較簡單，能耗較高，制得多孔陶粒多為為閉孔結構，強度高、質量輕，適合于建材使用。

利用污泥燒制多孔陶粒作為濾料/吸附劑成為目前污泥資源化一個重要研究方向。利用污泥與粘土作為主料，在配料中加入一定量的可燃盡物質(如木炭粉或礱糠)作為致孔劑，在低溫下燒成時，使主體材料間造成孔隙；或者在高溫下形成一定量的液相，在主體材料粘結的同時收縮而造成孔隙。污泥包括給水廠污泥、河道淤泥、市政污泥等。目前，用摻加污泥的方式制備的多孔陶粒多用于污水處理中的生物濾料，例如中國專利CN103496946 A公開了“一種從水中濾除鉻的陶粒濾料及其制備方法”，將工業污泥和粘土作為主料，配以木屑或者活性炭作為致孔劑，在還原氣氛(N2、H2)中制備陶粒濾料以去除廢水中的鉻離子，六價鉻離子從830mg/L降到5mg/L，吸附容量達到825mg/g。該發明中使用的是工業污泥，因此需額外添加了木屑，為了使得混合均勻，致孔劑需要經過粉磨處理；反應在還原氛圍中，要求比較高，充N₂、H₂成本高；陶粒中添加銅鹽/鋅鹽是吸附容量高的一個重要原因，添加量比較多，為5-10％。中國專利CN 104311128 A公布了“一種多孔隙發型陶粒及其制備方法”，利用市政污泥、絲瓜囊、水泥熟料與粉煤灰等熱干餾制備多孔吸附性陶粒，制得陶粒孔隙率＞35％，鹽酸可溶率＜2％，該發明為干餾+高溫燒結工藝，工藝比較復雜，且要實現產業化，絲瓜囊來源有難度。

發明內容

本發明解決的技術問題是，對污水處理后產生的污泥進行處理，將其用于制成多孔陶粒材料，可應用于催化劑的載體。

本發明的技術方案是，提供一種多孔陶粒載體的制備方法，包括以下步驟：

(1)按重量份，以市政污泥20-60份、粘土10-20份、高嶺土10-20份、粉煤灰10-20份、硅源2-5份為原料；將原料中的各組分混勻，再經擠壓得陶粒坯料；所述硅源為水玻璃、氣相二氧化硅和硅粉中的一種或幾種；

(2)將所述陶粒坯料干燥后燒結，冷卻，得到多孔陶粒載體；所述燒結是將干燥后的陶粒坯料先升溫至300-600℃(優選350-500℃)下預燒10-40min，再升溫至950-1150℃，保溫10-40min。

進一步地，所述高嶺土中含SiO₂40-60wt％、含Al₂O₃20-40wt％。