以净水污泥制备铁锰氧化磁体的方法技术

本发明专利技术有关一种以净水污泥制备铁锰氧化磁体的方法。在此制备铁锰氧化磁体的方法中，首先准备净水污泥，该净水污泥中包括铁、锰金属；接着，利用一酸洗液浸渍该净水污泥而溶出净水污泥中的铁、锰金属离子；然后，将酸洗液所浸渍的含铁锰溶液与污泥分离且以还原剂还原；接着，将含铁锰溶液进行高温烧结反应以形成具有铁锰氧化磁体的成品，由此，该方法可将净水污泥中的铁锰金属离子溶出，同时将溶出的铁锰金属制成具有高度商业价值以及产业化应用的铁锰氧化磁体，并达到减少净水污泥的重金属污染以及降低处理净水污泥所需的费用。

【技术实现步骤摘要】
以净水污泥制备铁锰氧化磁体的方法
本专利技术关于一种制备铁锰氧化磁体的方法，特别关于一种从含有铁锰金属的净水污泥制备铁锰氧化磁体的方法。
技术介绍
根据102年中国台湾自来水公司统计台湾每人每年生活用水量为94.6吨，然而净水污泥为自來水净水程式中必定会产生的废弃物，据估计，台湾每年产生的净水污泥量超过15万公吨，每公吨净水污泥的处理费用会因污泥含水率及净水场地理位置而介于台币三百至一千元不等。早期净水污泥的最终处置方法为污泥脱水后进行焚化或掩埋处置，但近年来因大多的掩埋场已饱和且处理污泥的费用年年增高，大量的废弃净水污泥采用掩埋方式并不是良好的处置方法，若能有效利用此类废弃污泥，必定能节省下大笔的清运以及处理费用。净水程式产生的污泥种类一般常见的包括预先沉淀污泥、混凝污泥、石灰污泥、及铁和锰污泥，其中铁锰污泥是在沉淀过程中除去铁、锰所产生的，污泥固体物由氧化铁、氧化锰和其他铁、锰化合物所组成。有鉴于净水污泥含大量铁锰元素，具有回收价值，因而，若能有效利用此类净水污泥中的铁锰元素回收，进一步制备具有应用潜力的铁、锰氧化物材料，将可达到缩减大量处理费用及废弃污泥减量与资源再利用的目的。氧化铁为制备铁氧磁体的初始原料，而铁氧磁体为电子、通讯工业上相当重要的陶瓷材料。目前工业上多利用α-Fe2O3与其他金属(如MnO、ZnO、NiO、LiO等)进行固态反应法制备不同系列的锰锌、镍锌、锌系及锂系等的铁氧磁体。已知铁氧磁体的合成，常使用方法为水热合成法、溶胶-凝胶法(Sol-gelmethod)以及高温合成法等。其中水热合成法，因须以水或其他物质作为溶剂，反应若不完全，制程中所产生含重金属的大量废水对环境可能有危害之虞，且当加入高挥发性溶剂或通入活性较强的气体时，有可能会因为反应炉内的高压或反应的温度过高而有爆炸的顾虑。而溶胶-凝胶法具有生料成本较高、需要较长的反应时间、反应中使用的有机溶剂会对人体有害、反应时需严格控制环境pH值以及无法大量生产等缺点。至于高温合成法(又称固相烧结)虽然具备制备成本低廉、重复性较高、产量高等优点，然而传统的制备的铁氧体粉料的颗粒粒径较大，低温共烧特性较差，仍然限制了其产业化应用。
技术实现思路
缘此，本专利技术的目的在于提出一种以净水污泥制备铁锰氧化磁体的方法，该方法可将净水污泥中的铁锰金属离子溶出，同时将溶出的铁锰金属制成具有高度商业价值以及产业化应用的铁锰氧化磁体，并达到减少净水污泥的重金属污染以及降低处理净水污泥所需的费用。为实现上述目的，本专利技术公开了一种以净水污泥制备铁锰氧化磁体的方法，其特征在于包括如下步骤：进行一准备净水污泥步骤，该净水污泥中包括铁、锰金属；进行一酸洗步骤，以利用一酸洗液浸渍该净水污泥而溶出净水污泥中的铁、锰金属离子，其中该酸洗液浓度在0.5-6M之间；进行一固液分离步骤，以将酸洗液所浸渍出的含铁锰金属离子溶液与净水污泥中的硅酸盐类分离；进行一还原步骤，以利用还原剂使含铁锰金属离子溶液中的部份三价铁离子变成二价铁离子；及进行一锻烧步骤，以将含铁锰金属离子溶液进行高温烧结反应以形成一铁锰氧化磁体成品。其中，在锻烧步骤后更进行一研磨步骤，以将该锻烧后的铁锰氧化磁体成品研磨至所需的粒径大小。其中，在研磨步骤后对该铁锰氧化磁体成品进行掏洗步骤，以掏洗未形成铁锰氧化磁体的污泥，且在掏洗步骤完成的后进行一烘干步骤，以将该研磨后的铁锰氧化磁体成品烘干。其中，在还原步骤中的还原剂为尿素或葡萄糖。其中，在酸洗步骤中将含铁锰金属的净水污泥与酸洗液在一混合装置内搅拌混合，以使净水污泥中的铁锰金属离子溶解至酸洗液中。其中，特征在于，该酸洗液为硝酸，且浸渍温度控制在30-80度之间。其中，该酸洗液为硝酸，且浸渍时间控制在30-300分钟之间。其中，在准备净水污泥步骤中，系将净水污泥进行破碎，再以筛网过筛，取粒径小于0.297mm的污泥，且置于烘箱内烘干。其中，在锻烧步骤中将酸洗液所浸渍出的含铁锰金属离子溶液放入高温锻烧装置内以500-600℃的温度及1-4小时的时间进行锻烧。通过上述内容，本专利技术有效的解决了现有技术的缺陷，可将净水污泥中的铁锰金属离子溶出，同时将溶出的铁锰金属制成具有高度商业价值以及产业化应用的铁锰氧化磁体，并达到减少净水污泥的重金属污染以及降低处理净水污泥所需的费用；能避免环境问题，保证安全性能，制备成本较低、重复性较高、产量也较高，且产品的颗粒粒径较小，适于产业化应用。关于本专利技术的其它目的、优点及特征，将可由以下较佳实施例的详细说明并参照所附图式来了解。附图说明图1：绘示本专利技术一实施例的氧化磁铁制备系统的设备示意图。图2：绘示本专利技术的以净水污泥制备铁锰氧化磁体的方法的步骤示意图。图3：绘示在酸洗步骤中，硝酸浓度对总铁、锰溶出含量的影响的关系图。图4：绘示在酸洗步骤中，反应时间对总铁、锰溶出含量的影响的关系图。图5：绘示在酸洗步骤中，加热温度对总铁、锰溶出含量的影响的关系图。图6：绘示本专利技术所制备的铁锰氧化磁体与净水污泥的磁化曲线比较图。具体实施方式图1绘示本专利技术的一种以净水污泥制备铁锰氧化磁体的方法的其中一实施例所用的氧化磁铁制备系统100，图2绘示本专利技术的一种以净水污泥制备铁锰氧化磁体的方法的步骤。如图1所示，该氧化磁铁制备系统100包含一混合装置110、一固液分离装置120、一反应槽130、一锻烧装置140、一研磨装置150及一烘干装置160。如图2所示，在本实施例中，本专利技术以净水污泥制备铁锰氧化磁体的方法包含：进行一准备净水污泥步骤210、进行一酸洗步骤220、进行一固液分离步骤230、进行一还原步骤240、进行一锻烧步骤250、进行一研磨步骤260、以及进行一烘干步骤270。在准备净水污泥步骤210中，该净水污泥中包括铁、锰金属且储放在一污泥储放槽170内。在一实施例中，将实场的净水污泥进行破碎，再以45目筛网过筛(孔径0.297mm)，取粒径小于0.297mm的净水污泥，置于烘箱以105℃烘干12小时后，置于污泥储放槽170内备用。在酸洗步骤220中，利用一酸洗液浸渍净水污泥而溶出净水污泥中的铁、锰金属离子。在一实施例中，系以硝酸浸渍净水污泥以溶出净水污泥中的铁、锰金属离子，其中硝酸浓度在0.5-6M之间，浸渍时间在30-300分钟之间，浸渍温度在25-90℃之间。在一酸洗浸渍的试验中，系取烘干的实场污泥与不同浓度(0.5、1、1.5、2、2.5、3、4、5、6M)的硝酸在混合装置110内利用转速为150rpm的搅拌装置180搅拌以浸渍净水污泥，浸渍温度为25℃，搅拌120分钟；结果如图3所示，溶出总铁与总锰所使用的硝酸浓度在0.5-6M之间较佳，且于2M时能溶出最大值的铁、锰。在另一酸洗浸渍试验中，系透过不同浸渍时间(30、60、90、120、150、180、210、240、270、300分钟)来试验浸渍时间对铁锰浸出效率的影响，其中将烘干的实场污泥与浓度为2M的硝酸在混合装置110内搅拌混合以浸渍净水污泥，浸渍温度为25℃；结果如图4所示，溶出总铁与总锰的浸渍时间在30-120分钟较佳，浸渍时间在60-90分钟次之，最佳为60分钟，浸渍时间拉长，可能造成锰型态的改变反而不利锰的溶出。在又一酸洗浸渍试验中，透过不同浸渍温度(25、30、40、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以净水污泥制备铁锰氧化磁体的方法，其特征在于包括如下步骤：进行一准备净水污泥步骤，该净水污泥中包括铁、锰金属；进行一酸洗步骤，以利用一酸洗液浸渍该净水污泥而溶出净水污泥中的铁、锰金属离子，其中该酸洗液浓度在0.5‑6M之间；进行一固液分离步骤，以将酸洗液所浸渍出的含铁锰金属离子溶液与净水污泥中的硅酸盐类分离；进行一还原步骤，以利用还原剂使含铁锰金属离子溶液中的部份三价铁离子变成二价铁离子；及进行一锻烧步骤，以将含铁锰金属离子溶液进行高温烧结反应以形成一铁锰氧化磁体成品。

【技术特征摘要】
2016.12.22 TW 1051426671.一种以净水污泥制备铁锰氧化磁体的方法，其特征在于包括如下步骤：进行一准备净水污泥步骤，该净水污泥中包括铁、锰金属；进行一酸洗步骤，以利用一酸洗液浸渍该净水污泥而溶出净水污泥中的铁、锰金属离子，其中该酸洗液浓度在0.5-6M之间；进行一固液分离步骤，以将酸洗液所浸渍出的含铁锰金属离子溶液与净水污泥中的硅酸盐类分离；进行一还原步骤，以利用还原剂使含铁锰金属离子溶液中的部份三价铁离子变成二价铁离子；及进行一锻烧步骤，以将含铁锰金属离子溶液进行高温烧结反应以形成一铁锰氧化磁体成品。2.如权利要求1所述的以净水污泥制备铁锰氧化磁体的方法，其特征在于，在锻烧步骤后更进行一研磨步骤，以将该锻烧后的铁锰氧化磁体成品研磨至所需的粒径大小。3.如权利要求2所述的以净水污泥制备铁锰氧化磁体的方法，其特征在于，在研磨步骤后对该铁锰氧化磁体成品进行掏洗步骤，以掏洗未形成铁锰氧化磁体的污泥，且在掏洗步骤完成的后进行一烘干步骤，以将该研磨后...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘其铨，林秀雄，陈煜斌，谢国镕，李宗霖，
申请(专利权)人：嘉药学校财团法人嘉南药理大学，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71