[发明专利]利用炭化污泥为铝源制备多孔非晶态氢氧化铝的方法

说明书

技术领域

本发明属于多孔氢氧化铝的制备方法；具体涉及利用炭化污泥为铝源制备多孔非晶态氢氧化铝的制备方法。 

背景技术

污泥是城市污水处理厂或工厂污水处理站在污水生物处理中不可避免会产生的副产品，其固体成分非常复杂，含有大量的有机质(主要是微生物代谢产物或死亡的细胞、胞外聚合物以及吸附的有机物等组成，质量约占60％-85％；主要成份除了包括多糖、蛋白质、DNA外，还含有一定数量的脂肪类、纤维素、醇、醛、酚、醚、胺类等)、多种微量元素、重金属、无机颗粒等。未处理的污泥进入环境后，直接对水体和大气带来污染，对生态环境和人类健康构成严重威胁。为了实现污泥的无害化与资源化，充分利用污泥中的含碳有机物，国内外很多学者对污泥进行了炭化制备污泥炭材料的研究。 

污泥热解制取污泥炭材料技术，能够充分利用污泥中有机物质含量高、易于炭化的特点，是比较好的资源化技术，不仅可以解决污泥的出路问题，也产生了大量的有用物质。污泥制备炭材料的研究重点主要集中在中间过程控制和方法的改进。比如，对于活化药剂的选取，主要有ZnCl₂，KOH，H₂SO₄，H₃PO₄等，究竟那种化学药剂的效果更好还没有完全一致的看法，因此，对于化学药剂的选择是一个研究的重点。同时，对于该种污泥热解采用的方法也存在一定的认识上的不一致，比如有采用一段或两段热解工艺的，以及采用微波热解的。因此，在对该种方法及工艺的探讨的过程中，使其研究有了很大的发展。 

以往研究的主要集中在对污泥中有机质进行炭化利用，在制备污泥炭材料的同时会产生其它污染，因此，其局限性所在：(1)只是单纯利用污泥和相关的物理、化学方法制备含炭材料，旨在进行各种污泥的资源化利用；制备方法较为简单(只有活化)，对于污泥复杂的成分，难以得到高品质的“多孔活性炭”；(2)研究多集中在制备、表征、应用这个层面上，对影响污泥炭材料的S_BET面积、孔径分布、孔体积分布及表面官能团的各种因素的影响并没有深入开展研究，如清洗过程中如何提高炭的纯度和性能，即如何提高炭化污泥的酸清洗的效率；(3)制备污泥吸附剂的过程中会产生大量酸洗液，直接排放会对环境造成很严重的污染，此洗液中含有大量的有用金属离子，如Al³⁺(含量相对较多)、 Fe³⁺、Ca²⁺和Mg²⁺等，如果能加以回收利用，是提高污泥应用价值的科学途径之一。 

发明内容

本发明的目的是为了提供了利用炭化污泥为铝源制备多孔非晶态氢氧化铝的方法。 

本发明采用污水厂剩余污泥——这种废弃物为原料，一方面解决了污泥污染环境的问题，一方面大大降低了合成多孔非晶态氢氧化铝材料的原料成本。采用低能耗的浸出方法对高温炭化后的污泥炭材料进行铝提取，高温炭化既省却了对含铝原料的高温活化过程，又可以得到具有较高S_BET面积的炭材料，提高了浸出效率。利用中和的方法实现铝与其它杂质的分离，避免其它杂质对所获得铝酸钠溶液纯度的影响。易于通过改变实验条件调控产品的产率和结构性质，制备出具有一定孔隙结构的高纯的氢氧化铝。以污泥为可再生资源，制备工艺环保，实验设备简单，易于实现工业化。