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(fā)展，城市的污泥處理方式逐漸得到了人們的重視。傳統(tǒng)的實施方法中存在著一些問題，主要表現(xiàn)為剩余原料的利用性不強(qiáng)、催化劑的評價方法不全面、預(yù)處理方式不得當(dāng)?shù)鹊取ａ槍σ陨蠁栴}，相關(guān)工作人員應(yīng)該優(yōu)化實驗過程，對污泥進(jìn)行有效處理。因此，本文以剩余污泥制備脫硝催化劑的實驗部分作為切入點，對技術(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，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(jìn)行溫度的配備，再通過掃描儀測試制劑的強(qiáng)度。在儀器的選擇時，工作人員要保證每一器件的質(zhì)量，為實驗奠定良好的基礎(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)，也是實驗中的關(guān)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(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小時后將污泥取出。在這個過程中，工作人員應(yīng)該根據(jù)污泥的實際情況來延長或者縮短烘干的時間，并將帶有轉(zhuǎn)子的陶瓷放到其中，用膩子反復(fù)的對干泥進(jìn)行打磨，直到篩選出小的研磨顆粒為止。最后，工作人員要用過濾器對污泥的成分進(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，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，他們對催化活動都有著一定的促進(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步驟：第一，工作人員取30g的污泥，對這一部分元素進(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小時以上。在熱解的基礎(chǔ)上進(jìn)行保溫，將溶劑在兩小時的循環(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(jié)果進(jìn)行評價。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，與氧化碳結(jié)合，通過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)，可以通過轉(zhuǎn)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(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驗中的主要步驟。為了得到準(zhǔn)確的結(jié)果，實驗人員對摩爾比例進(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明試劑表面活性已經(jīng)發(fā)生了變化。反之，則說明催化劑的壽命沒有發(fā)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(jìn)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(jìn)行熱解。通過分析得出：試樣的質(zhì)量與熱解特性有關(guān)，其表征會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。在污泥形成的過程中，水離子會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。作為含氧化合物的一部分，金屬元素之間會進(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，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，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，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，催化劑實驗后的污泥表面粗糙，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

綜上所述，本文主要從以下兩個方面進(jìn)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(jù)化學(xué)藥劑的作用對結(jié)果進(jìn)行評估。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^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(chǎn)生，并在粒子表面中形成無數(shù)個小孔隙，達(dá)到深化處理的效果。同時，這種方法所花費的經(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。

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