[0014] 本发明实施例中所用纳米钛酸钙粉体均为本实验室按文献(张东,侯平. 纳米钛酸钙粉体的制备及其对水中铅和镉的吸附行为[J]. 化学学报, 2009,(12): 1336-1342)方法合成。
[0015] 实施例1
[0016] 一种利用剩余污泥制备泡沫液和多孔陶瓷滤料的方法,是取新鲜的含水率为82%的剩余污泥2000g,加入2000g的0.2mol/L的硫酸溶液和100g的纳米钛酸钙粉体,搅拌反应30min,再加入400g的硅藻土,搅拌均匀,加热保持微沸反应20min,冷却到室温,静置反应12小时后,抽滤,得到液体A和固体A;(2)将固体A水洗至中性,加入固体A等质量的浓度为
0.2mol/L的氢氧化钠溶液,混合均匀,加热保持微沸30min,冷却到室温,抽滤,得到液体B和固体B,将液体A和液体B混合,搅拌反应完全,用硫酸溶液和氢氧化钠溶液调整pH值为6,静置12h以后,抽滤,得到固体C和泡沫混凝土用泡沫液1;(3)将固体B和固体C混合,球磨6h,调整含水率,揉捏成直径约为15mm的小球,105℃干燥,置于高温炉中,以3℃/min的升温速度升到300 ℃, 并在此温度下保温30 min,再以5℃/min的速度继续升温到1050℃,并在此温度下保温30min,炉内冷却到室温,即可得到多孔陶瓷滤料1
[0017] 实施例2
[0018] 一种利用剩余污泥制备泡沫液和多孔陶瓷滤料的方法,是取新鲜的含水率为82%的剩余污泥2000g,加入2000g的0.2mol/L的硫酸溶液和20g的纳米钛酸钙粉体,搅拌反应20min,再加入200g的硅藻土,搅拌均匀,加热保持微沸反应15min,冷却到室温,静置反应12小时后,抽滤,得到液体A和固体A;(2)将固体A水洗至中性,加入与固体A等质量的浓度为
0.2mol/L的氢氧化钠溶液,混合均匀,加热保持微沸60min,冷却到室温,抽滤,得到液体B和固体B,将液体A和液体B混合,搅拌反应完全,用硫酸溶液和氢氧化钠溶液调整pH值为7,静置12h以后,抽滤,得到固体C和泡沫混凝土用泡沫液2;(3)将步骤二得到的固体B和固体C混合,球磨3h,调整含水率,揉捏成直径约为15mm的小球,105℃干燥,置于高温炉中,以3℃/min的升温速度升到300 ℃, 并在此温度下保温30 min,再以5℃/min的速度继续升温到
1050℃,并在此温度下保温60min,炉内冷却到室温,即可得到多孔陶瓷滤料2。
[0019] 实施例3
[0020] 一种利用剩余污泥制备泡沫液和多孔陶瓷滤料的方法,是取新鲜的含水率为82%的剩余污泥2000g,加入2000g的0.2mol/L的硫酸溶液和20g的纳米钛酸钙粉体,搅拌反应60min,再加入1000g的硅藻土,搅拌均匀,加热保持微沸反应60min,冷却到室温,静置反应
12小时后,抽滤,得到液体A和固体A;(2)将固体A水洗至中性,加入固体A 1.2倍质量的浓度为0.2mol/L的氢氧化钠溶液,混合均匀,加热保持微沸15min,冷却到室温,抽滤,得到液体B和固体B,将液体A和液体B混合,搅拌反应完全,用硫酸溶液和氢氧化钠溶液调整pH值为6,静置12h以后,抽滤,得到固体C和泡沫混凝土用泡沫液3;(3)将步骤二得到的固体B和固体C混合,球磨0.5h,调整含水率,揉捏成直径约为15mm的小球,105℃干燥,置于高温炉中,以3℃/min的升温速度升到300 ℃, 并在此温度下保温30 min,再以5℃/min的速度继续升温到1050℃,并在此温度下保温50min,炉内冷却到室温,即可得到多孔陶瓷滤料3。
[0021] 实施例4
[0022] 一种利用剩余污泥制备泡沫液和多孔陶瓷滤料的方法,是取新鲜的含水率为82%的剩余污泥2000g,加入2000g的0.2mol/L的硫酸溶液和400g的纳米钛酸钙粉体,搅拌反应30min,再加入200g的硅藻土,搅拌均匀,加热保持微沸反应30min,冷却到室温,静置反应12小时后,抽滤,得到液体A和固体A;(2)将固体A水洗至中性,加入与固体A等质量的浓度为
0.2mol/L的氢氧化钠溶液,混合均匀,加热保持微沸30min,冷却到室温,抽滤,得到液体B和固体B,将液体A和液体B混合,搅拌反应完全,用硫酸溶液和氢氧化钠溶液调整pH值为7,静置12h以后,抽滤,得到固体C和泡沫混凝土用泡沫液4;(3)将步骤二得到的固体B和固体C混合,球磨5h,调整含水率,揉捏成直径约为15mm的小球,105℃干燥,置于高温炉中,以3℃/min的升温速度升到300 ℃, 并在此温度下保温30 min,再以5℃/min的速度继续升温到
1050℃,并在此温度下保温20min,炉内冷却到室温,即可得到多孔陶瓷滤料4。
[0023] 实施例5
[0024] 一种利用剩余污泥制备泡沫液和多孔陶瓷滤料的方法,是取新鲜的含水率为95%的剩余污泥2000g,加入4000g的0.2mol/L的硫酸溶液和200g的纳米钛酸钙粉体,搅拌反应30min,再加入400g的硅藻土,搅拌均匀,加热保持微沸反应30min,冷却到室温,静置反应12小时后,抽滤,得到液体A和固体A;(2)将固体A水洗至中性,加入固体A 2倍质量的浓度为
0.1mol/L的氢氧化钠溶液,混合均匀,加热保持微沸30min,冷却到室温,抽滤,得到液体B和固体B,将液体A和液体B混合,搅拌反应完全,用硫酸溶液和氢氧化钙调整pH值为5,静置12h以后,抽滤,得到固体C和泡沫混凝土用泡沫液5;(3)将步骤二得到的固体B和固体C混合,球磨3h,调整含水率,揉捏成直径约为15mm的小球,105℃干燥,置于高温炉中,以3℃/min的升温速度升到300 ℃, 并在此温度下保温30 min,再以5℃/min的速度继续升温到1050℃,并在此温度下保温30min,炉内冷却到室温,即可得到多孔陶瓷滤料5。
[0025] 实施例6
[0026] 一种利用剩余污泥制备泡沫液和多孔陶瓷滤料的方法,是取新鲜的含水率为80%的剩余污泥2000g,加入2000g的0.5mol/L的硫酸溶液和100g的纳米钛酸钙粉体,搅拌反应30min,再加入400g的硅藻土,搅拌均匀,加热保持微沸反应30min,冷却到室温,静置反应12小时后,抽滤,得到液体A和固体A;(2)将固体A水洗至中性,加入固体A1.5倍质量的浓度为
0.5mol/L的氢氧化钠溶液,混合均匀,加热保持微沸30min,冷却到室温,抽滤,得到液体B和固体B,将液体A和液体B混合,搅拌反应完全,用硫酸溶液和氢氧化钙调整pH值为5,静置12h以后,抽滤,得到固体C和泡沫混凝土用泡沫液6;(3)将步骤二得到的固体B和固体C混合,球磨6h,调整含水率,揉捏成直径约为15mm的小球,105℃干燥,置于高温炉中,以3℃/min的升温速度升到300 ℃, 并在此温度下保温30 min,再以5℃/min的速度继续升温到1050℃,并在此温度下保温60min,炉内冷却到室温,即可得到多孔陶瓷滤料6。
[0027] 实施例7
[0028] 一种利用剩余污泥制备泡沫液和多孔陶瓷滤料的方法,是取新鲜的含水率为81%的剩余污泥2000g,加入2000g的0.2mol/L的硫酸溶液和100g的纳米钛酸钙粉体,搅拌反应30min,再加入400g的硅藻土,搅拌均匀,加热保持微沸反应20min,冷却到室温,静置反应12小时后,抽滤,得到液体A和固体A;(2)将固体A水洗至中性,加入固体A质量1.5倍的浓度为
0.2mol/L的氢氧化钠溶液,混合均匀,加热保持微沸30min,冷却到室温,抽滤,得到液体B和固体B,将液体A和液体B混合,搅拌反应完全,用硫酸溶液和氢氧化钠溶液调整pH值为6,静置12h以后,抽滤,得到固体C和泡沫混凝土用泡沫液7;(3)将步骤二得到的固体B和固体C混合,球磨5h,调整含水率,揉捏成直径约为15mm的小球,105℃干燥,置于高温炉中,以3℃/min的升温速度升到300 ℃, 并在此温度下保温30 min,再以5℃/min的速度继续升温到
950℃,并在此温度下保温30min,炉内冷却到室温,即可得到多孔陶瓷滤料。
[0029] 实施例8
[0030] 一种利用剩余污泥制备泡沫液和多孔陶瓷滤料的方法,是取新鲜的含水率为81%的剩余污泥2000g,加入2000g的0.1mol/L的硫酸溶液和100g的纳米钛酸钙粉体,搅拌反应50min,再加入800g的硅藻土,搅拌均匀,加热保持微沸反应20min,冷却到室温,静置反应12小时后,抽滤,得到液体A和固体A;(2)将固体A水洗至中性,加入固体A质量的2倍的浓度为
0.2mol/L的氢氧化钠溶液,混合均匀,加热保持微沸30min,冷却到室温,抽滤,得到液体B和固体B,将液体A和液体B混合,搅拌反应完全,用硫酸溶液和氢氧化钠溶液调整pH值为8,静置12h以后,抽滤,得到固体C和泡沫混凝土用泡沫液8;(3)将步骤二得到的固体B和固体C混合,球磨3h,调整含水率,揉捏成直径约为15mm的小球,105℃干燥,置于高温炉中,以3℃/min的升温速度升到300 ℃, 并在此温度下保温30 min,再以5℃/min的速度继续升温到
1150℃,并在此温度下保温30min,炉内冷却到室温,即可得到多孔陶瓷滤料8。
[0031] 实施例9
[0032] 一种利用剩余污泥制备泡沫液和多孔陶瓷滤料的方法,是取新鲜的含水率为82%的剩余污泥2000g,加入2000g的0.2mol/L的硫酸溶液和100g的纳米钛酸钙粉体,搅拌反应50min,再加入400g的硅藻土,搅拌均匀,加热保持微沸反应20min,冷却到室温,静置反应12小时后,抽滤,得到液体A和固体A;(2)将固体A水洗至中性,加入固体A质量1.5倍的浓度为
0.2mol/L的氢氧化钠溶液,混合均匀,加热保持微沸30min,冷却到室温,抽滤,得到液体B和固体B,将液体A和液体B混合,搅拌反应完全,用硫酸溶液和氢氧化钠溶液调整pH值为7,静置12h以后,抽滤,得到固体C和泡沫混凝土用泡沫液9;(3)将步骤二得到的固体B和固体C混合,球磨3h,调整含水率,揉捏成直径约为15mm的小球,105℃干燥,置于高温炉中,以3℃/min的升温速度升到300 ℃, 并在此温度下保温30 min,再以5℃/min的速度继续升温到
1250℃,并在此温度下保温30min,炉内冷却到室温,即可得到多孔陶瓷滤料9。
[0033] 实施例10
[0034] 一种利用剩余污泥制备泡沫液和多孔陶瓷滤料的方法,是取新鲜的含水率为82%的剩余污泥2000g,加入2000g的0.2mol/L的硫酸溶液和100g的纳米钛酸钙粉体,搅拌反应30min,再加入400g的硅藻土,搅拌均匀,加热保持微沸反应20min,冷却到室温,静置反应12小时后,抽滤,得到液体A和固体A;(2)将固体A水洗至中性,加入固体A质量2倍的浓度为
0.2mol/L的氢氧化钠溶液,混合均匀,加热保持微沸30min,冷却到室温,抽滤,得到液体B和固体B,将液体A和液体B混合,搅拌反应完全,用硫酸溶液和氢氧化钠溶液调整pH值为6,静置12h以后,抽滤,得到固体C和泡沫混凝土用泡沫液10;(3)将步骤二得到的固体B和固体C混合,球磨3h,调整含水率,揉捏成直径约为15mm的小球,105℃干燥,置于高温炉中,以3℃/min的升温速度升到300 ℃, 并在此温度下保温30 min,再以5℃/min的速度继续升温到
1000℃,并在此温度下保温30min,炉内冷却到室温,即可得到多孔陶瓷滤料10。
[0035] 实施例11
[0036] 一种利用剩余污泥制备泡沫液和多孔陶瓷滤料的方法,是取新鲜的含水率为92%的剩余污泥2000g,加入1000g的1mol/L的硫酸溶液和100g的纳米钛酸钙粉体,搅拌反应30min,再加入400g的硅藻土,搅拌均匀,加热保持微沸反应20min,冷却到室温,静置反应12小时后,抽滤,得到液体A和固体A;(2)将固体A水洗至中性,加入与固体A等质量的浓度为
0.01mol/L的氢氧化钠溶液,混合均匀,加热保持微沸30min,冷却到室温,抽滤,得到液体B和固体B,将液体A和液体B混合,搅拌反应完全,用硫酸溶液和氢氧化钙调整pH值为6,静置
12h以后,抽滤,得到固体C和泡沫混凝土用泡沫液11;(3)将步骤二得到的固体B和固体C混合,球磨3h,调整含水率,揉捏成直径约为15mm的小球,105℃干燥,置于高温炉中,以3℃/min的升温速度升到300 ℃, 并在此温度下保温30 min,再以5℃/min的速度继续升温到
1300℃,并在此温度下保温30min,炉内冷却到室温,即可得到多孔陶瓷滤料11。
[0037] 实施例12
[0038] 一种利用剩余污泥制备泡沫液和多孔陶瓷滤料的方法,是取新鲜的含水率为92%的剩余污泥2000g,加入1000g的0.5mol/L的硫酸溶液和100g的纳米钛酸钙粉体,搅拌反应30min,再加入400g的硅藻土,搅拌均匀,加热保持微沸反应20min,冷却到室温,静置反应12小时后,抽滤,得到液体A和固体A;(2)将固体A水洗至中性,加入固体A质量2倍的浓度为
0.1mol/L的氢氧化钠溶液,混合均匀,加热保持微沸30min,冷却到室温,抽滤,得到液体B和固体B,将液体A和液体B混合,搅拌反应完全,用硫酸溶液和氢氧化钙调整pH值为6,静置12h以后,抽滤,得到固体C和泡沫混凝土用泡沫液12;(3)将步骤二得到的固体B和固体C混合,球磨3h,调整含水率,揉捏成直径约为15mm的小球,105℃干燥,置于高温炉中,以3℃/min的升温速度升到300 ℃, 并在此温度下保温30 min,再以5℃/min的速度继续升温到1100℃,并在此温度下保温30min,炉内冷却到室温,即可得到多孔陶瓷滤料12。
[0039] 实施例13:泡沫液性能指标参数
[0040] 将实施例1-12所得的泡沫液按照建材行业标准“JC/T2199-2013 泡沫混凝土用泡沫剂”和 “JG/T 266-2011泡沫混凝土”中泡沫液测试方法要求测试,各项指标见表1:
[0041] 表1 泡沫液的性能指标
[0042]
[0043] 实施例14:利用泡沫液制备泡沫混凝土
[0044] 量取200mL实施例1中得到的泡沫液1,分别加入增强聚丙烯纤维2g和425号水泥450g,搅拌均匀,制浆,再加入5mL 30%的双氧水搅拌均匀,迅速注入模具中,30℃环境下发泡,按常规方法养护25天,可得到泡沫混凝土1。
[0045] 同样方法,分别采用实施例2-12中得到泡沫液2-泡沫液12,分别制备泡沫混凝土2、泡沫混凝土3、泡沫混凝土4、泡沫混凝土5、泡沫混凝土6、泡沫混凝土7、泡沫混凝土8、泡沫混凝土9、泡沫混凝土10、泡沫混凝土11和泡沫混凝土12。
[0046] 实施例15:泡沫混凝土砌块性能检测
[0047] 将实施例14中得到的泡沫混凝土1-12按照JG/T 266-2011《泡沫混凝土》方法和要求用锯子切割成需要尺寸的泡沫混凝土砌块,并检测各个性能指标,结果见表2。
[0048] 表2 泡沫混凝土性能指标
[0049]
[0050] 实施例16:多孔陶瓷滤料的性能
[0051] 将实施例1-12得到的多孔陶瓷滤料1-12按 “CJ/T 299-2008水处理用人工陶粒滤料”规定之方法检测,各项检测结果见表3
[0052] 表3 多孔陶瓷滤料性能指标
[0053]
[0054] 实施例17:多孔陶瓷对重金属铅的吸附性能
[0055] 为了考察实施例1-12中得到的多孔陶瓷1-12对重金属的吸附性能,取100 mg/L的铅标准溶液2000mL,于3000 mL烧杯中,调溶液的pH值到6,分别加入200±5 g实施例1-12中得到的多孔陶瓷材料,不时搅动,浸泡24h,用原子吸收测上清液中铅的含量,按公式(1)计算去除率。结果见表4
[0056] (1)
[0057] 式中:η为铅的去除率(%);C0为铅的初始浓度(mg/L);Ce为铅的平衡浓度(mg/L)。
[0058] 表4 实施例1-12中制备的多孔陶瓷对铅的吸附性能
[0059]
[0060] 实施例18:材料的再生性能
[0061] 取实施例17中吸附后的多孔陶瓷,水洗3次,分别加入0.1 mol/L的硝酸溶液200mL,浸泡洗脱5min,用原子吸收测定上清液中铅离子的含量,计算洗脱回收量和回收率。
结果见表5:
[0062] 表5 洗脱回收率
[0063]
[0064] 洗脱后,多孔陶瓷水洗至中性后可以重复使用。
[0065] 实施例19:多孔陶瓷对混合废水的净化性能
[0066] 取一根直径为100mm,高为2m的有机玻璃柱,下端用多孔塑料板封堵,将实施例1中制备的多孔陶瓷滤料1装填入该柱中,填装高度为1.5m,在滤料层上部0.4m处留出水口。用蠕动泵将污水由柱子底部泵入,空气由空压机供给,经转子流量计后,通过曝气头向反应器供氧。反应器采用气水同向自下而上向流运行(即底部进水、顶部出水)。实验时,取生活污水,加入铅标准溶液,使得水中铅的含量为10mg/L。运行过程中取样分别用COD测定仪和原子吸收测定水样的CODCr和铅的含量。结果见表6
[0067] 表6多孔陶瓷滤料1对CODCr和铅的去除性能
[0068]