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(huì)的不斷發(fā)展，城市的污泥處理方式逐漸得到了人們的重視。傳統(tǒng)的實(shí)施方法中存在著一些問(wèn)題，主要表現(xiàn)為剩余原料的利用性不強(qiáng)、催化劑的評(píng)價(jià)方法不全面、預(yù)處理方式不得當(dāng)?shù)鹊取ａ槍?duì)以上問(wèn)題，相關(guān)工作人員應(yīng)該優(yōu)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程，對(duì)污泥進(jìn)行有效處理。因此，本文以剩余污泥制備脫硝催化劑的實(shí)驗(yàn)部分作為切入點(diǎn)，對(duì)技術(shù)利用方式進(jìn)行分析。

關(guān)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(dāng)前的高溫環(huán)境對(duì)催化物質(zhì)進(jìn)行氧化還原，并達(dá)到吸附有機(jī)顆粒的目的，在碳元素的表面中形成縫隙，使孔結(jié)構(gòu)得到良好規(guī)劃，保證污泥的快速處理。同時(shí)，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(xiàn)技術(shù)的有效性。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料、試劑、儀器的選擇

就材料的選擇而言，實(shí)驗(yàn)人員一般會(huì)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(jìn)行溫度的配備，再通過(guò)掃描儀測(cè)試制劑的強(qiáng)度。在儀器的選擇時(shí)，工作人員要保證每一器件的質(zhì)量，為實(shí)驗(yàn)奠定良好的基礎(chǔ)。

1.2 催化劑的制備

（1）污泥的預(yù)處理。

污泥的預(yù)處理是催化劑制備的基礎(chǔ)，也是實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵。第一，工作人員要選擇一個(gè)可容性較高的烤箱，并將污泥放到其中。接著，設(shè)定烤箱內(nèi)的溫度，使其保持在100度到120度之間，在連續(xù)烘烤48小時(shí)后將污泥取出。在這個(gè)過(guò)程中，工作人員應(yīng)該根據(jù)污泥的實(shí)際情況來(lái)延長(zhǎng)或者縮短烘干的時(shí)間，并將帶有轉(zhuǎn)子的陶瓷放到其中，用膩?zhàn)臃磸?fù)的對(duì)干泥進(jìn)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(guò)濾器對(duì)污泥的成分進(jìn)行分析，選用半徑為0.5mm的物質(zhì)待用。

在污泥顆粒成分分析時(shí)，工作人員發(fā)現(xiàn)：金屬元素是剩余污泥的最主要的構(gòu)成部分，他們對(duì)催化活動(dòng)都有著一定的促進(jìn)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.3%，其次是鋅元素，質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(gè)步驟：第一，工作人員取30g的污泥，對(duì)這一部分元素進(jìn)行預(yù)處理。將50ml的氯化鉀與30ml的硝酸鹽進(jìn)行調(diào)和，并設(shè)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(jìn)行加溫以及攪拌。溫度設(shè)定在100攝氏度以下，在烤箱連續(xù)烘烤兩次，并保證每次在8小時(shí)以上。在熱解的基礎(chǔ)上進(jìn)行保溫，將溶劑在兩小時(shí)的循環(huán)冷凝下予以調(diào)和，其中帶有金屬元素的離子水會(huì)用鹽酸中脫離出來(lái)，實(shí)驗(yàn)人員只需要將催化劑粉碎并且封存即可。

（3）催化劑的評(píng)價(jià)。

實(shí)驗(yàn)人員對(duì)不同催化劑的制劑過(guò)程以及反映結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。首先，考察活性氧化碳當(dāng)中的還原性，在30分鐘內(nèi)將升溫到200攝氏度的碳元素進(jìn)行處理，并將封閉空間內(nèi)的N2釋放出來(lái)，與氧化碳結(jié)合，通過(guò)二者的接觸使催化劑的活性得到激發(fā)。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(xué)熒光成分有關(guān)，可以通過(guò)轉(zhuǎn)化率來(lái)評(píng)價(jià)催化劑中的成分。其次，實(shí)驗(yàn)人員還可以在混合容器當(dāng)中增設(shè)氣瓶，并將尾氣吸收瓶放在反應(yīng)裝置當(dāng)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(shí)驗(yàn)中的主要步驟。為了得到準(zhǔn)確的結(jié)果，實(shí)驗(yàn)人員對(duì)摩爾比例進(jìn)行調(diào)和，將原有的1比3變?yōu)?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(dāng)中，分析催化劑的吸附能力是否出現(xiàn)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(shuō)明試劑表面活性已經(jīng)發(fā)生了變化。反之，則說(shuō)明催化劑的壽命沒(méi)有發(fā)生改變。

（5）催化劑的表征。

以物相分析的方法對(duì)600攝氏度得到的催化劑表征進(jìn)行探究。其中將實(shí)驗(yàn)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(lái)制作試樣，并將其研磨成粉末狀，在空氣流動(dòng)方向一致的情況下進(jìn)行熱解。通過(guò)分析得出：試樣的質(zhì)量與熱解特性有關(guān)，其表征會(huì)隨著溫度的變化而變化。

2 結(jié)論與討論

2.1 化學(xué)藥劑的作用

化學(xué)藥劑的作用主要表現(xiàn)在有機(jī)物的溶解上。在污泥形成的過(guò)程中，水離子會(huì)帶出一定的微量元素，并使?jié)B透到氯化鋅的內(nèi)部當(dāng)中，以液態(tài)的形式分化出來(lái)。作為含氧化合物的一部分，金屬元素之間會(huì)進(jìn)行重新排列，并與污泥混合，進(jìn)入到碳原子的列陣當(dāng)中。在這種情況下，污泥中能夠保留更多的碳成分，化學(xué)試劑會(huì)吸附材料中所含有的雜質(zhì)，并在熱解的作用下形成一層小的孔隙，導(dǎo)致泥中的水被蒸發(fā)出來(lái)，起到相應(yīng)的制備效果。另外，化學(xué)制劑中含有鹽酸，能夠在與硝酸鐵融合的過(guò)程中形成金屬活性群，并附著在孔內(nèi)壁當(dāng)中，進(jìn)一步優(yōu)化反應(yīng)能力。

2.2 催化劑的性能分析

在還原氧化效果形成的基礎(chǔ)上，不同溫度下的活性轉(zhuǎn)化率都是不同的。當(dāng)溫度在200攝氏度以下時(shí)，最大轉(zhuǎn)化率能夠達(dá)到45%。如果溫度在200攝氏度到350攝氏度之間時(shí)，催化劑的活性程度較高，能夠在較快的速度內(nèi)擴(kuò)大與金屬原子的接觸面積。同時(shí)，催化劑實(shí)驗(yàn)后的污泥表面粗糙，呈現(xiàn)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(xué)因子與自由水結(jié)合所產(chǎn)生的大量氣體會(huì)隨著有機(jī)物的溶解而蒸發(fā)，并達(dá)到污泥處理的作用。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文主要從以下兩個(gè)方面進(jìn)行論述。第一，闡述了用脫硝催化劑制備污泥的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。第二，根據(jù)化學(xué)藥劑的作用對(duì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估。從而得出：在利用脫硝催化劑進(jìn)行高溫?zé)峤獾奈勰嗵幚磉^(guò)程中，溫度是提升催化劑活性的重要因素，它會(huì)使得金屬元素產(chǎn)生，并在粒子表面中形成無(wú)數(shù)個(gè)小孔隙，達(dá)到深化處理的效果。同時(shí)，這種方法所花費(fèi)的經(jīng)濟(jì)成本較低，是城市污水處理廠剩余污泥制備的重要手段。

參考文獻(xiàn)：

[1]姚志恒，劉羽，牛志睿，張雅琪，符策偉，任俊祿.城市污水處理廠剩余污泥制備活性炭的研究[J].延安大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015（02）.

[2]彭亮.以污泥為載體的金屬氧化物催化劑制備及脫硝脫硫?qū)嶒?yàn)研究[D].湖南大學(xué)，2008.

[3]劉濤.污泥基NOx催化劑的制備及性能表征[D].湖南大學(xué)，2007.

[4]彭亮，李彩亭，李彩霞，翟云波，黃修國(guó)，路培，李群.以污泥為載體的金屬氧化物脫硝催化劑的研究[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2013（04）.

[5]劉慶，芮雪瑩，劉佳麗.負(fù)載TiO_2城市污泥改性物光催化劑的制備[J].廣東化工，2012（06）.