本发明公开了一种利用剩余污泥制备的保水剂及其制备方法和使用方法,属于剩余污泥处理技术领域。本发明通过利用磁性镁铝水滑石、超声波作用与电子束辐照处理技术,能够将剩余污泥中含有的蛋白质、多糖等有机物降解,通过冷冻、干燥、热处理和溶解过程,将降解的多糖分子和被降解的蛋白质分子通过氢键、疏水及静电等作用形成两亲性的复合物;再通过自组装反应,使两亲性的复合物在水相中反应获得稳定的纳米凝胶,该纳米凝胶能够用作保水剂。本发明既实现了剩余污泥的资源化处理,又能改善沙质土壤贫水缺养状况、修复生态环境,制得的保水剂长期使用不会对土壤造成重金属与微生物污染,也不会令土壤板结或物化性质的恶化,可放心施用。
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1.一种利用剩余污泥制备保水剂的方法,其特征在于,包括以下步骤:1)将无重金属污染的剩余污泥和磁性镁铝水滑石充分搅拌均匀,得到混合物,将混合物先用超声波震荡处理、再用电子束辐照处理,然后冷却并离心分离,得到上清液A和固体B;其中,无重金属污染的剩余污泥和磁性镁铝水滑石的投料比为100mL:(0.5~1.8)g,搅拌时间为1.5~3h;离心分离的转速为3000rpm,时间为20min;所述超声波震荡处理采用的超声波功率为360W,作用时间为3~10min;所述电子束辐照处理采用的电子束辐照计量为35~48kGy,处理时间为1~5min;2)将固体B进行磁分离,回收磁性镁铝水滑石,将回收所得磁性镁铝水滑石与上清液A混合均匀并用电子束辐照处理,然后冷却、搅拌,得到共混物体系;其中,电子束辐照处理采用的电子束辐照计量0.5~3kGy,处理时间为10~15min;搅拌时间为4~7h;3)将共混物体系进行磁分离,留下混合液体,混合液体先冷冻后干燥,得到粉末;4)将步骤3)所得粉末进行热处理,反应后溶于水,然后进行离心处理,将上清液冷冻、干燥后,得产物C;5)将产物C溶于水得到稀释液,所得稀释液通过自组装反应制得保水剂。
2.根据权利要求1所述的利用剩余污泥制备保水剂的方法,其特征在于,步骤3)中,对所述共混物体系进行磁分离之前,先将共混物体系的pH值调至7。
3.根据权利要求1所述的利用剩余污泥制备保水剂的方法,其特征在于,所述步骤4)中,热处理反应在恒温箱中进行,温度为55~62℃,相对湿度68%~78%,反应时间为4~6天;经热处理的粉末和水按照1g:15ml的用量比溶解;离心处理的转速为3000rpm,时间为20~30min。
4.根据权利要求1所述的利用剩余污泥制备保水剂的方法,其特征在于,步骤5)中,将产物C溶于水中,在20~25℃下搅拌处理,配制成浓度为1~5mg/mL的稀释液。
5.根据权利要求1所述的利用剩余污泥制备保水剂的方法,其特征在于,步骤5)中所述自组装反应操作如下:将稀释液的pH值调至4.7~6.2,并稳定5~10min,再将pH值稳定的稀释液置于85~90℃恒温水浴中,反应30~90min,反应结束后用冰浴冷却反应液,冷却后的反应液再经冷冻干燥制得保水剂。
6.采用权利要求1~5中任意一项所述的利用剩余污泥制备保水剂的方法制得的保水剂。
7.权利要求6所述的保水剂的使用方法,其特征在于,先将保水剂和不含磁性镁铝水滑石的固体B剩余泥渣,按照质量比为1:(80~100)的比例混合均匀制得混合物,再将混合物与风沙土按照质量比为1:(10~100)的比例进行配施。
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