[发明专利]一种厌氧颗粒污泥负载硫化纳米零价铁吸附材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种厌氧颗粒污泥负载硫化纳米零价铁吸附材料，是以厌氧颗粒污泥为基材，硫酸亚铁为铁源，硼氢化钠为还原剂，连二亚硫酸钠为硫化剂，经复合反应得到；其形态为硫化纳米零价铁负载在厌氧颗粒污泥表面。本发明的吸附材料对重金属离子或半金属离子的吸附性能提高显著，可用于吸附废水中重金属离子或半金属离子，以解决废水中重金属离子和半金属离子的污染问题，还可以同时解决厌氧反应器排出的剩余厌氧颗粒污泥的处置问题以及硫化纳米零价铁作为单一吸附材料时存在的易流失、易团聚的问题。

技术领域

本发明属于废物资源化利用与水处理技术领域，具体涉及一种厌氧颗粒污泥负载硫化纳米零价铁吸附材料及其制备方法和应用。

背景技术

我国大量的高浓有机废水主要是用污泥进行厌氧处理，在厌氧颗粒污泥到达泥龄后会作为剩余污泥排出，由此产生大量的剩余污泥。目前年产量已超过4000万吨(含水率80％计)，污泥的处置技术尚未同步跟上，导致我国80％左右的剩余污泥未得到安全处置。我国污泥无害化处置率低于40％，污泥有效处理及资源化利用率仅为25％，如果处置不当将会对环境造成二次污染。在污泥处置方面，最常见的是卫生填埋，其次是焚烧、土地利用等。而填埋需要占用大量的土地资源，污泥中的有毒物质会对土壤造成二次污染。焚烧虽可以使污泥最大化的稳定和无害，但其工艺复杂、费用高。土地利用可以将污泥中的营养物质进行充分利用，但同时污泥中的重金属和有毒有机物质是限制污泥农用的主要因素。如何将污泥进行资源化回收利用是目前污泥处置的所必须要解决的问题。

重金属污染来源于矿山开采、制革、电镀、化工、造纸等行业废水。中国是锑矿资源最丰富的国家，占全球锑矿资源的52％。矿山中辉锑矿(成分为Sb₂S₃、As₂S₅、PbS、CuO，SiO等)较多，在锑的开采与冶炼过程中会产生Sb³⁺、As³⁺和Pb²⁺等重金属离子，其影响范围可达矿山周围的120km。重金属会随着大气或水体进行传播，周围的水体土壤环境遭到破坏。尾矿渣的长时间堆积，雨水的冲刷等会使重金属离子渗入河流和地下水中，对水体造成污染。对巍山某矿区的调查发现，周围池塘水含锑量为1209-1724μg/L，附近的河流枯水期锑含量为630μg/L、丰水期为497μg/L，而我国饮用水标准的浓度极限值为5μg/L，重金属离子严重超标。过多的重金属离子进入人的身体会对人体的神经系统、器官等造成损害。

含重金属废水的传统处理方法有物理法和化学法，如化学沉淀法、离子交换法、吸附法、膜过滤法、电化学处理等，他们都各有优缺点。例如化学沉淀法易于快速去除大量的金属离子，但需要加入大量的沉淀剂，而这些沉淀剂往往都有毒的，故对排水还需再处理，存在处理流程长、处理费用高等缺点。离子交换法是一种较为成熟的工艺，其操作简单，但树脂价格高、选择交换性能不好。目前厌氧颗粒污泥生物吸附和硫化纳米零价铁吸附的研究逐渐成为一种趋势，但单一的吸附效果不理想。虽然纳米零价铁经硫化改性后电子选择性、易钝化等不足得到改善，然而其分散能力还是较差、易流失。硫化纳米零价铁需要一个载体来将其更好的固定，两者负载改性吸附的研究还未有报道。因此，开发一种吸附效果理想、成本低廉、操作工序简单和环境理想的新型吸附材料显得更加迫切。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种厌氧颗粒污泥负载硫化纳米零价铁吸附材料，可用于吸附废水中重金属离子或半金属离子，以解决废水中重金属离子和半金属离子的污染问题，还可同时解决厌氧反应器排出的剩余厌氧颗粒污泥的处置问题以及硫化纳米零价铁作为单一吸附材料时存在的易流失、易团聚的问题。

本发明所要解决的技术问题，通过以下技术方案予以实现：

一种厌氧颗粒污泥负载硫化纳米零价铁吸附材料，是以厌氧颗粒污泥为基材，硫酸亚铁为铁源，硼氢化钠为还原剂，连二亚硫酸钠为硫化剂，经复合反应得到；其形态为硫化纳米零价铁负载在厌氧颗粒污泥表面。