[发明专利]一种高强度多孔陶粒及其制备方法

说明书

本发明属于污泥处理的技术领域，尤其涉及一种高强度多孔陶粒，其特征在于，包括如下质量百分数的各组分：污水污泥46‑64份、黏土12‑16份、粉煤灰12‑16份、石英玻璃粉6‑10份、氧化钛气凝胶/3‑(N‑烯丙基氨基)丙基三乙氧基硅烷/含环氧基烯类单体共聚物5‑9份、均苯四甲酸酐/3‑氨基丙基三甲氧硅烷/羟基吡啶/氯乙酸乙酯1‑3份。本发明还提供一种高强度多孔陶粒的制备方法。本发明公开的高强度多孔陶粒具有比表面积大、高强度、低密度、高孔隙率的优点。

技术领域

本发明属于污泥处理的技术领域，尤其涉及一种高强度多孔陶粒及其制备方法。

背景技术

随着我国城市化进程的加快，城镇数量日益增，规模增大，对城镇给水系统的建设与自来水的需求也与日俱增，需要处理的生活污水和工业废水在不断增加，经过处理而产生的污泥量也大大的增加。我国污泥处置方式主要是弃置和堆肥，弃置不仅占用土地而且还会对环境造成威胁，而堆肥的附加利用值低，所以发展一种经济有效的污泥处理与处置方法显得至关重要。

城市污水厂污泥烧制陶粒具有很好的经济效益、环境效益和社会效益。一方面，污泥中含有难降解有机物、病原体及重金属等有害物质，如果处置不当可能造成二次污染，诸如造成水体富营养化、疾病传播及土壤重金属积累等。而利用污泥制取陶粒，不仅充分利用了污泥中的有机质作为烧成过程中的发泡剂，而且高温环境可以完全将病原体灭活，并把重金属固结在陶粒中，消除了污泥中重金属的污染问题。另一方面，陶粒作为一种轻集料，它可以取代普通砂石配制轻集料混凝土。因轻集料混凝土具有密度小、强度高、保温、隔热、耐火、抗震性能好的特点，在世界各国得到了迅速发展，己成为仅次于普通混凝土用量最大的种新型混凝土。

城市汚水厂汚泥制取陶粒，污水厂不仅可以解决污泥出路压力的问题，同时使得城市污水厂污泥的利用朝着无害化、减量化和资源化的方向发展，具有明显的经济效益、环境效益和社会效益，是当前污泥资源化利用的研究热点。

氧化钛气凝胶具有高表面积、高孔隙率、低密度、低热导率等特性，在污泥中添加氧化钛气凝胶制作陶粒，可增加陶粒的孔隙率，但过高的孔隙率可使得陶粒的强度低，配制轻集料混凝土使得混凝土的抗压强度低，混凝土受到压力时容易开裂，甚至造成坍塌。

基于以上情况，开发一种同时具有比表面积大、高强度、低密度、高孔隙率的陶粒，污泥制作陶粒显得尤为重要。

发明内容

为了解决现有的污泥制作陶粒比表面积小、强度低、密度大和孔隙率低的技术问题，本发明提供一种同时具有比表面积大、高强度、低密度、高孔隙率的陶粒。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高强度多孔陶粒的制备方法，其特征在于，包括如下重量份的各组分：污泥46-64份、黏土12-16份、粉煤灰12-16份、石英玻璃粉6-10份、氧化钛气凝胶/3-(N-烯丙基氨基)丙基三乙氧基硅烷/含环氧基烯类单体共聚物5-9份、均苯四甲酸酐/3-氨基丙基三甲氧硅烷/羟基吡啶/氯乙酸乙酯1-3份。

更进一步的，所述氧化钛气凝胶/3-(N-烯丙基氨基)丙基三乙氧基硅烷/含环氧基烯类单体共聚物的制备方法，包括以下步骤：

步骤 I，氧化钛气凝胶/3-(N-烯丙基氨基)丙基三乙氧基硅烷的制备：将氧化钛气凝胶加热至200-300 ℃，保温1-3 h，冷却至室温，再加入去离子水和3-(N-烯丙基氨基)丙基三乙氧基硅烷，反应1-2 h后，升温至70-90 ℃，反应10-12 h，冷却至室温，得到氧化钛气凝胶/3-(N-烯丙基氨基)丙基三乙氧基硅烷；