[发明专利]掺加稻壳调理的底泥基沸石陶粒的制备方法

说明书

本发明涉及一种掺加稻壳调理的底泥基沸石陶粒的制备方法，该制备方法通过掺加30％～50％的稻壳粉，利用稻壳中富含的大量无定形SiO₂调节原材料中的化学组成，同时对底泥中的重金属具有良好的钝化效果，利用稻壳与底泥的共熔特性，促进了陶粒烧制过程中液相的产生，从而提高了陶粒容纳孔隙的能力，增强了同等孔隙率下陶粒的强度；通过对陶粒进行沸石化改性，改善陶粒孔结构，在陶粒表面形成沸石化结构的同时，也可以在陶粒内部无吸附效果的大孔壁上结晶、生长从而生成规则、稳定的沸石相晶格，增加陶粒比表面积，增强陶粒离子交换能力，得到比一般的商品陶粒具有更强的吸附效果的陶粒。

技术领域

本发明涉及环保材料和水处理技术领域，尤其是涉及一种掺加稻壳调理的底泥基沸石陶粒的制备方法。

背景技术

目前，我国河湖底泥的污染率高达80％以上，底泥中污染物主要包括重金属污染、营养元素污染和难降解有机物污染，特别是重金属污染对水体和生物有极大的毒害作用。目前许多研究报告都显示，底泥重金属污染成为了全球性问题。疏浚底泥目前大多仍采用简单的堆放和填埋方式处理，污泥中的重金属极易重新进入土壤和水体从而产生二次污染。

国内目前烧制陶粒的原料主要以粘土、页岩为主，但粘土和页岩均属于不可再生资源，国家已经明确禁止使用粘土烧制陶粒。而河湖底泥的主要化学成分与粘土类似，只要稍加改进，就可以取代粘土作为陶粒烧制的原材料，并且在烧制过程中，底泥中的有机物燃烧可成为内燃组分，重金属也在高温下被固溶在铝硅酸盐矿物中，节能的同时彻底避免了二次污染。

稻壳作为一种典型的农林生物质，其中富含的大量的无定形SiO₂可以调节原材料中的化学组成，同时对底泥中的重金属具有良好的钝化效果。同时，团队已经研究证明了适当比例的稻壳粉与底泥掺烧具有协同共熔的特性，有助于陶粒烧制过程中液相的产生，从而能够包裹住陶粒内部产生的气体，有助于孔隙的形成和发展，同时液相的增多也提高了陶粒的强度。

陶粒作为水体滤料处理污水已有很多应用，但由于其内部大多为大孔，故吸附能力相对有限。陶粒的吸附效果主要与陶粒的比表面积相关，因此通过对陶粒进行沸石化改性从而增加其比表面积以提高陶粒处理污水的能力。陶粒当中含有大量的硅铝成分可作为沸石合成过程中的硅源和铝源，同时高温煅烧的过程提高了硅铝成分的活化度，更有利于沸石相的生成，因此对烧结陶粒进行沸石化改性是可行且有效的。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供一种掺加稻壳调理的底泥基沸石陶粒的制备方法，利用河湖底泥制备轻质多孔且对重金属具有良好吸附效果的陶粒产品。

本发明采用的技术方案是：一种掺加稻壳调理的底泥基沸石陶粒的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、原材料制备：

将河湖底泥经自然风干、烘干后，用球磨机研磨过100目筛，得到底泥粉，干燥保存备用；

部分底泥粉在815℃焚烧3h，过100目筛后得到污泥灰，干燥保存备用；

将稻壳利用球磨机粉磨过100目筛得到稻壳粉，干燥保存备用；

(2)、原材料混合成球：将底泥粉、污泥灰、稻壳粉按照20～60份：10～30份：30～50份的比例充分混合，利用成球机成球，之后在常温下陈化48h，得到陶粒生料；

(3)、陶粒焙烧：将陶粒生料用500℃～650℃预热20min，再用1050℃～1150℃焙烧10min，升温速率为10℃/min，自然冷却后得到陶粒熟料；

(4)、陶粒的沸石化改性：将步骤(3)中得到的陶粒和4mol/L的NaOH溶液，按照固液比为50g/L的比例加入混合，在90℃～110℃下水热反应6～10h，随后进行固液分离，并反复清洗所得的固体产物，在105℃下干燥24h后得到最终产品。