[发明专利]一种污泥/垃圾飞灰基二噁英低温降解催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种污泥/垃圾飞灰基二噁英低温降解催化剂的制备方法，本方法充分利用垃圾飞灰中的重金属和污泥中的有机质作为功能材料的制备原料，通过热‑酸法对污泥中蛋白质的提取和水解，得到不同种类和单一空间构型的氨基酸。垃圾飞灰中的重金属也同步转化为离子态形成金属有机框架材料的配位中心。水解得到的不同氨基酸作为金属有机框架的混合配体可以提高结构的多样性，氨基酸的单一空间构型也提高了结构的稳定性。在水热合成金属有机框架材料的过程中，垃圾飞灰中的二噁英被封装在多尺寸孔洞中，在可见光/紫外条件下实现低温催化降解。

技术领域

本发明属于污泥资源化技术领域，尤其涉及一种污泥/垃圾飞灰基二噁英低温降解催化剂的制备方法。

背景技术

垃圾飞灰是市政生活垃圾焚烧处置过程中烟气净化系统的捕集物和烟道及烟囱底部沉降的底灰。垃圾飞灰同时具有重金属危害特性和持久性有机污染物危害特性。在垃圾飞灰中含有较高浓度的容易被水浸出的Pb、Cd、Cu、Cr及Zn等重金属，以及具有很强危害性的二噁英和呋喃，这些污染物质可以通过污染水体、土壤，进而危害到动植物以及人体的健康。污泥是由水和污水处理过程所产生的固体沉淀物质，市政污泥的组成较为复杂，包含大量有机质（主要为蛋白质）和有害物质。随着人口增长和经济发展，市政污泥的产量不断增加，且增加的速度也在不断升高。垃圾飞灰和市政污泥是城市发展中最常见的固体废弃物，产量高的同时也难以处理，已经成为影响环境安全的急迫问题。

金属有机框架材料是一类由含氧、氮等多齿有机配体（以含羧基有机阴离子配体为主）与过渡金属离子通过桥联而形成的多维周期性网状骨架，具有特殊的孔结构和较高的比表面积和孔隙率。此外，其结构可以设计调控，且易于功能化，在吸附、传感、气体储存与分离以及催化领域得到了广泛应用。

发明内容

本发明提供一种污泥/垃圾飞灰基二噁英低温降解催化剂的制备方法。

为了实现上述的目的，本发明提供以下技术方案：

一种污泥/垃圾飞灰基二噁英低温降解催化剂的制备方法，通过热-酸法对污泥和垃圾飞灰混合物中蛋白质进行提取和水解得到氨基酸混合配体，垃圾飞灰中的重金属也同步转化为离子态形成金属有机框架材料的配位中心，在水热合成金属有机框架材料的过程中，垃圾飞灰中的二噁英被封装在多尺寸孔洞中，在可见光/紫外条件下实现低温催化降解。

所述的污泥/垃圾飞灰基二噁英低温降解催化剂的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）热-酸法前处理：取一定量的垃圾飞灰和污泥，加入浓硫酸后回流反应一定时间，筛分去除不溶性杂质，得到的溶液自然冷却至室温后备用；

（2）污泥/垃圾飞灰基二噁英低温降解催化剂的制备：将热-酸法前处理得到的溶液移至水热反应釜中，加入反应助剂，升温反应一定时间，反应结束后自然冷却，得到污泥/垃圾飞灰基二噁英低温降解催化剂。

进一步的，所述的低温降解二噁英催化剂的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）热-酸法前处理：取一定量的垃圾飞灰和污泥，通过搅拌使混合均匀，加入到回流装置中，加入浓硫酸后回流反应一定时间，通过直径7mm的孔筛过滤筛分去除不溶性杂质，得到的溶液自然冷却至室温后，冷冻干燥溶于N，N-二甲基甲酰胺溶液中备用；

（2）污泥/垃圾飞灰基二噁英低温降解催化剂的制备：将热-酸法前处理所得移至水热反应釜中，加入反应助剂，升温反应一定时间，反应结束后自然冷却，用新鲜N，N-二甲基甲酰胺溶液清洗，干燥器中保存，得到污泥/垃圾飞灰基二噁英低温降解催化剂。

进一步的，所述步骤1中污泥为市政污泥，含水率80%以上，有机质含量30%以上。

进一步的，所述步骤1中加入浓硫酸调节其浓度为4mol/L，回流反应时间为20-30小时。