城市污水處理廠剩余污泥制備脫硝催化劑探析

李華

摘 要：隨著社會的不斷發展，城市的污泥處理方式逐漸得到了人們的重視。傳統的實施方法中存在著一些問題，主要表現為剩余原料的利用性不強、催化劑的評價方法不全面、預處理方式不得當等等。針對以上問題，相關工作人員應該優化實驗過程，對污泥進行有效處理。因此，本文以剩余污泥制備脫硝催化劑的實驗部分作為切入點，對技術利用方式進行分析。

關鍵詞：城市污水；剩余污泥；脫硝催化劑制備

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.048

脫硝催化劑的制備是城市污水處理廠的一種常用方式，它能夠利用當前的高溫環境對催化物質進行氧化還原，并達到吸附有機顆粒的目的，在碳元素的表面中形成縫隙，使孔結構得到良好規劃，保證污泥的快速處理。同時，由于污泥中的活性分子將其聚集到了一起，脫硝催化的方式也能夠使小分子得以分解，體現技術的有效性。

1 實驗部分

1.1 材料、試劑、儀器的選擇

就材料的選擇而言，實驗人員一般會選用鹽酸、氯化鉀、硝酸鋅等用于試劑的配備。而試劑則主要采用透明的注壓容器，利用烘箱進行溫度的配備，再通過掃描儀測試制劑的強度。在儀器的選擇時，工作人員要保證每一器件的質量，為實驗奠定良好的基礎。

1.2 催化劑的制備

（1）污泥的預處理。

污泥的預處理是催化劑制備的基礎，也是實驗中的關鍵。第一，工作人員要選擇一個可容性較高的烤箱，并將污泥放到其中。接著，設定烤箱內的溫度，使其保持在100度到120度之間，在連續烘烤48小時后將污泥取出。在這個過程中，工作人員應該根據污泥的實際情況來延長或者縮短烘干的時間，并將帶有轉子的陶瓷放到其中，用膩子反復的對干泥進行打磨，直到篩選出小的研磨顆粒為止。最后，工作人員要用過濾器對污泥的成分進行分析，選用半徑為0.5mm的物質待用。

在污泥顆粒成分分析時，工作人員發現：金屬元素是剩余污泥的最主要的構成部分，他們對催化活動都有著一定的促進作用。其中包括鋅元素、鐵元素、錳元素等等。其中鐵元素所占的比例最高，質量分數為4.3%，其次是鋅元素，質量分數占總體的1.9%。

（2）催化劑的制備。

催化劑的制備流程主要分為以下幾個步驟：第一，工作人員取30g的污泥，對這一部分元素進行預處理。將50ml的氯化鉀與30ml的硝酸鹽進行調和，并設定二者的總體濃度分別為25%和45%，摩爾比為1比3。接著，將混合好的溶劑進行加溫以及攪拌。溫度設定在100攝氏度以下，在烤箱連續烘烤兩次，并保證每次在8小時以上。在熱解的基礎上進行保溫，將溶劑在兩小時的循環冷凝下予以調和，其中帶有金屬元素的離子水會用鹽酸中脫離出來，實驗人員只需要將催化劑粉碎并且封存即可。

（3）催化劑的評價。

實驗人員對不同催化劑的制劑過程以及反映結果進行評價。首先，考察活性氧化碳當中的還原性，在30分鐘內將升溫到200攝氏度的碳元素進行處理，并將封閉空間內的N2釋放出來，與氧化碳結合，通過二者的接觸使催化劑的活性得到激發。從而得出：氧化碳屬于平衡氣體，它的升溫速率與制劑中的化學熒光成分有關，可以通過轉化率來評價催化劑中的成分。其次，實驗人員還可以在混合容器當中增設氣瓶，并將尾氣吸收瓶放在反應裝置當中，使剩余氣體得到收集。

（4）催化劑的壽命考察。

催化劑的壽命考察也是實驗中的主要步驟。為了得到準確的結果，實驗人員對摩爾比例進行調和，將原有的1比3變為1比2，并分別將活性因子放在600攝氏度和750攝氏度的氧化瓶當中，分析催化劑的吸附能力是否出現了變化。如果碳元素隨著催化劑吸附能力的下降而流失則說明試劑表面活性已經發生了變化。反之，則說明催化劑的壽命沒有發生改變。

（5）催化劑的表征。

以物相分析的方法對600攝氏度得到的催化劑表征進行探究。其中將實驗中的電壓控制在50kv，電流為20ma，元素的放射速度為每秒兩度。接著，用銅箔來制作試樣，并將其研磨成粉末狀，在空氣流動方向一致的情況下進行熱解。通過分析得出：試樣的質量與熱解特性有關，其表征會隨著溫度的變化而變化。

2 結論與討論

2.1 化學藥劑的作用

化學藥劑的作用主要表現在有機物的溶解上。在污泥形成的過程中，水離子會帶出一定的微量元素，并使滲透到氯化鋅的內部當中，以液態的形式分化出來。作為含氧化合物的一部分，金屬元素之間會進行重新排列，并與污泥混合，進入到碳原子的列陣當中。在這種情況下，污泥中能夠保留更多的碳成分，化學試劑會吸附材料中所含有的雜質，并在熱解的作用下形成一層小的孔隙，導致泥中的水被蒸發出來，起到相應的制備效果。另外，化學制劑中含有鹽酸，能夠在與硝酸鐵融合的過程中形成金屬活性群，并附著在孔內壁當中，進一步優化反應能力。

2.2 催化劑的性能分析

在還原氧化效果形成的基礎上，不同溫度下的活性轉化率都是不同的。當溫度在200攝氏度以下時，最大轉化率能夠達到45%。如果溫度在200攝氏度到350攝氏度之間時，催化劑的活性程度較高，能夠在較快的速度內擴大與金屬原子的接觸面積。同時，催化劑實驗后的污泥表面粗糙，呈現出分解的情況，并可以在掃描儀中清晰的看出粒子的散射，有著良好的催化性能。在此階段，化學因子與自由水結合所產生的大量氣體會隨著有機物的溶解而蒸發，并達到污泥處理的作用。

3 結語

綜上所述，本文主要從以下兩個方面進行論述。第一，闡述了用脫硝催化劑制備污泥的實驗過程。第二，根據化學藥劑的作用對結果進行評估。從而得出：在利用脫硝催化劑進行高溫熱解的污泥處理過程中，溫度是提升催化劑活性的重要因素，它會使得金屬元素產生，并在粒子表面中形成無數個小孔隙，達到深化處理的效果。同時，這種方法所花費的經濟成本較低，是城市污水處理廠剩余污泥制備的重要手段。

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