專利名稱：用于含重金屬廢水處理的吸附劑的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種含重金屬廢水處理的吸附材料的制備，尤其涉及一種用于含重金屬廢水處理的吸附劑的制備方法。
背景技術：
城市生活污水處理廠的脫水污泥具有產量大、有機物含量高的特點，是一種優(yōu)良的吸附劑制備原料。由于脫水污泥所制備得到的吸附劑具有較強的重金屬吸附能力，并且其價格低廉，因此，近年來成為重金屬廢水處理技術研究的新熱點。目前，以脫水污泥為原料的重金屬廢水處理吸附劑主要通過化學改性的方法制備。通過向脫水污泥中加入一定濃度的氫氧化鈉、碳酸錳、醋酸錳、硫酸鋅等藥劑，對脫水污泥進行表面改性，使其具備重金屬離子吸附能力。然而，現(xiàn)有的脫水污泥化學改性方法存在一些共同的缺陷。首先，通過這些改性方法制備得到的吸附劑存在有效成分含量低，污泥產量大的問題。這些吸附劑是通過化學改性后得到的脫水污泥剩余物，其主要組成中含有較多重金屬吸附能力較低的無機物，導致脫水污泥剩余物作為吸附劑應用于實際含重金屬廢水處理過程中存在含重金屬污泥產量大的問題，大量富集有重金屬的吸附劑的處理處置具有較高的二次污染風險。其次，現(xiàn)有的化學改性方法所制備得到的吸附劑對重金屬離子的吸附去除能力也有待進一步提聞。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種高效、成本低的用于含重金屬廢水處理的吸附劑的制備方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的本發(fā)明的用于含重金屬廢水處理的吸附劑的制備方法，包括步驟A、選取城市生活污水處理廠所產生的含水率低于80%的脫水污泥為原料；B、對所述脫水污泥用堿溶液浸泡，獲得浸取混合物，用于對所述脫水污泥中的有效吸附成分進行提?。籆、對所述浸取混合物進行離心分離，選取離心上清液，用于對有效吸附成分的進
一步純化；D、采用乙醇沉淀法將所述離心上清液中的有效吸附成分沉淀，得到吸附劑懸濁液；E、將所述吸附劑懸濁液進一步進行離心分離處理，棄去上清液，獲得吸附劑沉淀物；F、將所述吸附劑沉淀物進行干燥處理，干燥得到的物質即為最終制備得到的吸附劑。由上述本發(fā)明提供的技術方案可以看出，本發(fā)明提供的用于含重金屬廢水處理的吸附劑的制備方法，由于選取城市生活污水處理廠所產生的含水率低于80%的脫水污泥為原料，經過堿溶液浸泡、乙醇沉淀、離心分離、干燥等處理，得到最終的吸附劑。能最大限度地實現(xiàn)了脫水污泥中對重金屬離子有吸附能力的有效成分的回收，提高了吸附劑中有效成分的含量。該吸附劑對廢水中汞、鎘、鉻、鉛等重金屬具有較強的吸附能力，能夠應用于有色金屬采選、冶煉、化學品制造及加工等行業(yè)的含重金屬廢水處理，具有成本低，處理效果好的優(yōu)點，對于實現(xiàn)含重金屬廢水的達標排放與回用具有重要意義，具有良好的推廣應用前
旦
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具體實施例方式下面將對本發(fā)明實施例作進一步地詳細描述。本發(fā)明的用于含重金屬廢水處理的吸附劑的制備方法，其較佳的具體實施方式
包括步驟A、選取城市生活污水處理廠所產生的含水率低于80%的脫水污泥為原料；B、對所述脫水污泥用堿溶液浸泡，獲得浸取混合物，用于對所述脫水污泥中的有效吸附成分進行提?。籆、對所述浸取混合物進行離心分離，選取離心上清液，用于對有效吸附成分的進
一步純化；D、采用乙醇沉淀法將所述離心上清液中的有效吸附成分沉淀，得到吸附劑懸濁液；E、將所述吸附劑懸濁液進一步進行離心分離處理，棄去上清液，獲得吸附劑沉淀物；F、將所述吸附劑沉淀物進行干燥處理，干燥得到的物質即為最終制備得到的吸附劑。所述的步驟A中，所述脫水污泥中各種重金屬含量限值為鎘(5mg/Kg、萊(5mg/Kg、鉛(200mg/Kg、鉻(100mg/Kg、砷(25mg/Kg、銅 100mg/Kg、鋅< 100mg/Kg、鎳< 100mg/Kg。所述的步驟B中，所述堿溶液為氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液,所述氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液的質量濃度為0. 5% 30% g/g，所述脫水污泥與堿溶液的質量比為I : 4 7， 反應溫度為15 50°C。優(yōu)選所述氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液的質量濃度為5% g/g，所述脫水污泥與堿溶液的質量比為I : 5,反應溫度為25°C。所述的步驟C中，浸取混合物的離心加速度為5000 X g(g = 9. 8m/s2，下同)、溫度為4 25°C、離心時間為15 25min。優(yōu)選浸取混合物的離心溫度為4°C。所述的步驟D中，離心上清液與質量含量彡95%的乙醇的體積比為I : 3 5，控制混合液的溫度< 25°C。優(yōu)選離心上清液與質量含量彡95%的乙醇的體積比為I : 4。所述的步驟E中，離心加速度為6000 8000Xg，操作溫度為4 25°C。優(yōu)選離心加速度6000 X g。所述的步驟F中，干燥溫度為15 55°C。優(yōu)選干燥溫度為25°C。本發(fā)明的優(yōu)點和意義在于(I)通過堿液浸提處理、乙醇沉淀與離心分離等處理方式的結合，最大限度地實現(xiàn)了脫水污泥中對重金屬離子有吸附能力的有效成分的回收，提高了吸附劑中有效成分的含量。(2)該吸附劑具有有效成分含量高、吸附能力強的特點，降低了吸附劑的使用量， 減少了吸附劑在用于實際含重金屬廢水處理過程中的污泥產量，降低了污泥處理費用，以及含重金屬污泥處置存在的二次污染風險。(3)該吸附劑對廢水中汞、鎘、鉻、鉛等重金屬具有較強的吸附能力，能夠應用于有色金屬采選、冶煉、化學品制造及加工等行業(yè)的含重金屬廢水處理，具有成本低，處理效果好的優(yōu)點，對于實現(xiàn)含重金屬廢水的達標排放與回用具有重要意義。具體實施例包括以下步驟(I)選取城市生活污水處理廠所產生的含水率低于80%的脫水污泥為原料，脫水污泥中各種重金屬含量限值為鎘< 5mg/Kg、萊< 5mg/Kg、鉛< 200mg/Kg、鉻< 100mg/Kg、砷
25mg/Kg、銅< 100mg/Kg、鋅< 100mg/Kg、鎳< 100mg/Kg。(2)將成分性質能夠達到步驟(I)中所要求的脫水污泥加入至質量濃度為
O.5% 30% (g/g)的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液中，脫水污泥與堿溶液的質量比為I : 4
7。然后將該混合物于15 50°C的溫度條件下，浸泡24h，得到浸取混合物。(3)將浸取混合物在離心加速度為5000 X g、溫度為4 25°C的條件下進行離心處理，離心時間為15 25min。取離心得到的上清液用于進一步純化。(4)將步驟⑶得到的離心上清液與含量彡95%的乙醇按照體積比I : 3 5的比例緩慢混合，混合過程中控制混合液的溫度< 25°C，得到吸附劑懸濁液。(5)將吸附劑懸濁液再次進行離心處理，離心加速度為6000 8000Xg、溫度為 4 25°C，棄去離心上清液，取沉淀物用于干燥處理。(6)將離心沉淀物置于溫度15 55°C的條件下進行干燥處理，干燥后的最終得到的干物質即為吸附劑。步驟(2)中氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液的質量濃度為0. 5% 30% (g/g)之間，優(yōu)選5% (g/g);脫水污泥與堿溶液的質量比為I : 4 7之間，優(yōu)選I : 5;反應溫度為15 50°C之間，優(yōu)選25。。。步驟(3)中離心溫度條件可以為4 25°C之間，優(yōu)選4°C。步驟(4)中離心上清液與乙醇的體積比可以為I : 3 5之間，優(yōu)選I : 4。步驟(5)中離心加速度為6000 8000 X g、優(yōu)選6000 X g。步驟(6)中干燥溫度為15 55°C之間，優(yōu)選25°C。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明披露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
權利要求
1.一種用于含重金屬廢水處理的吸附劑的制備方法，其特征在于，包括步驟A、選取城市生活污水處理廠所產生的含水率低于80%的脫水污泥為原料；B、對所述脫水污泥用堿溶液浸泡，獲得浸取混合物，用于對所述脫水污泥中的有效吸附成分進行提??；C、對所述浸取混合物進行離心分離，選取離心上清液，用于對有效吸附成分的進一步純化；D、采用乙醇沉淀法將所述離心上清液中的有效吸附成分沉淀，得到吸附劑懸濁液；E、將所述吸附劑懸濁液進一步進行離心分離處理，棄去上清液，獲得吸附劑沉淀物；F、將所述吸附劑沉淀物進行干燥處理，干燥得到的物質即為最終制備得到的吸附劑。
2.根據(jù)權利要求I所述的用于含重金屬廢水處理的吸附劑的制備方法，其特征在于， 所述的步驟A中，所述脫水污泥中各種重金屬含量限值為鎘< 5mg/Kg、萊< 5mg/Kg、鉛< 200mg/Kg、鉻< IOOmgAgJ^S 25mg/Kg、銅< IOOmg/ Kg、鋅 < 100mg/Kg、鎳< 100mg/Kg。
3.根據(jù)權利要求I所述的用于含重金屬廢水處理的吸附劑的制備方法，其特征在于， 所述的步驟B中，所述堿溶液為氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液,所述氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液的質量濃度為O. 5% 30% g/g，所述脫水污泥與堿溶液的質量比為I : 4 7，反應溫度為 15 50°C。
4.根據(jù)權利要求3所述的用于含重金屬廢水處理的吸附劑的制備方法，其特征在于， 所述的步驟B中，所述氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液的質量濃度為5% g/g，所述脫水污泥與堿溶液的質量比為I : 5，反應溫度為25°C。
5.根據(jù)權利要求I所述的用于含重金屬廢水處理的吸附劑的制備方法，其特征在于， 所述的步驟C中，對浸取混合物進行離心處理的離心加速度為5000X g、溫度為4 25°C、 離心時間為15 25min。
6.根據(jù)權利要求5所述的用于含重金屬廢水處理的吸附劑的制備方法，其特征在于， 所述的步驟C中，浸取混合物離心的操作溫度為4°C。
7.根據(jù)權利要求I所述的用于含重金屬廢水處理的吸附劑的制備方法，其特征在于， 所述的步驟D中，離心上清液與質量含量>95%的乙醇的體積比為I : 3 5，控制混合液的溫度≤25 °C。
8.根據(jù)權利要求7所述的用于含重金屬廢水處理的吸附劑的制備方法，其特征在于， 所述的步驟D中，離心上清液與質量含量> 95%的乙醇的體積比為I : 4。
9.根據(jù)權利要求I所述的用于含重金屬廢水處理的吸附劑的制備方法，其特征在于， 所述的步驟E中，離心加速度為6000 8000X g，操作溫度為4 25°C ；所述的步驟F中，干燥溫度為15 55°C。
10.根據(jù)權利要求9所述的用于含重金屬廢水處理的吸附劑的制備方法，其特征在于， 所述的步驟E中，離心加速度為6000 X g ；所述的步驟F中，干燥溫度為25V。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于含重金屬廢水處理的吸附劑的制備方法，選取城市生活污水處理廠脫水污泥為原料，通過堿液提取、乙醇沉淀、離心分離、低溫干燥等步驟制備得到一種用于含重金屬廢水處理的吸附劑。該吸附劑對廢水中汞、鎘、鉻、鉛等重金屬具有較強的吸附能力，能夠應用于有色金屬采選、冶煉、化學品制造及加工等行業(yè)的含重金屬廢水處理，具有成本低，處理效果好的優(yōu)點，對于實現(xiàn)含重金屬廢水的達標排放與回用具有重要意義，具有良好的推廣應用前景。
文檔編號B01J20/30GK102600803SQ20121007309
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月19日 優(yōu)先權日2012年3月19日
發(fā)明者何緒文, 張春暉, 胡建龍 申請人:中國礦業(yè)大學(北京)