CN102008936B - 一种用粉煤灰制备磷吸附材料的方法 - Google Patents

Abstract

一种用粉煤灰制备磷吸附材料的方法，涉及一种吸附材料的制作方法，添加提取剂对粉煤灰连续提取2-4天，得到提取液，向提取液中加入白云石或石灰石中的一种，调节提取液中的离子比例得到溶液，然后用氢氧化钠水溶液调整溶液的pH值，将调整pH值的溶液进行共沉淀后再在室温下老化5-8天，得到沉淀物，最后对沉淀物进行高温处理，收集，得到吸附材料。本发明既降低了磷吸附材料的制作成本，使生产成本可以节约50%以上，生产效率提高10%，又使得粉煤灰资源得以合理利用。

Description

一种用粉煤灰制备磷吸附材料的方法

技术领域

本发明涉及一种吸附材料的制作方法，具体的说是一种用粉煤灰制备磷吸附材料的方法，适用于对城市生活污水中磷的资源化回收利用。

背景技术

粉煤灰是电厂的主要固体废弃物，为粉末状，颗粒细小，易于随降雨径流流失，进入河流和湖泊，淤塞河道，破坏水生生态系统；也极易随风飘移，成为大气颗粒污染物的源。围绕粉煤灰的利用，已经有很多研究和报道。粉煤灰在建筑领域的应用研究已经具有很长的历史，如用作水泥生产原料、建筑公路、制砖等。由于粉煤灰中氧化钙含量对粉煤灰在建筑中应用性能的影响很大，而该指标往往有很大的变化，限制了粉煤灰在建筑中的应用。粉煤灰也被用作吸附材料。一些研究表明，粉煤灰对许多污染物都有很好的吸附能力，如铵根离子、重金属离子。粉煤灰对污染物的吸附，主要是通过表面吸附进行的，粉煤灰颗粒细小，具有很大的表面积，可以为离子吸附提供有效的吸附位点。粉煤灰对磷离子也有一定的吸附能力。一些研究表明，粉煤灰对磷离子的吸附主要通过粉煤灰中所含的铁铝等氧化物进行。铁铝氢氧化物是一种重要的吸附材料，利用其表面性质，可以高效吸附磷,在废水的除磷过程中有很大的应用潜力。这种材料的应用领域很广泛，既可以作为高效的阻燃材料，也是一种高效的吸附材料，但目前铁铝氢氧化物生产成本比较高，而且制取工艺复杂，如：直接以铁铝为原料制备吸附材料，制作成本较高；另有通过凹凸棒制取层状双氢氧化物纳米材料的方法，把通过凹凸棒生产活性白土和生产铝镁层状双氢氧化物结合在一起，通过这种途径生产的吸附材料的工艺比较复杂。

由于粉煤灰主要成分为氧化硅，表面所带电荷主要为负电荷，成为了阻碍粉煤灰对磷进行更加高效吸附的主要原因。粉煤灰中大约含铝15%、铁7%，对粉煤灰中这些铁铝氧化物进行提取，并利用提取物重新沉淀，以形成铁铝为主的氢氧化物混合物，更易于获得对磷的吸附能力更强的吸附材料，目前这方面的研究还尚是空白。

发明内容

本发明的目的是为解决上述技术问题，提供了一种用粉煤灰制备高效磷吸附材料的方法，既降低了磷吸附材料的制作成本，又使得粉煤灰资源得以合理利用。

本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：一种用粉煤灰制备磷吸附材料的方法，利用粉煤灰为原料，通过粉煤灰的酸提取、提取液的沉淀、沉淀物的老化处理得到吸附材料，方法步骤如下：

步骤一、将粉煤灰和提取剂按1：5的重量比进行混合，连续提取2-4天，期间每天搅拌两次，提取结束后分离上清夜，得到提取液备用；

步骤二、向提取液中加入白云石或石灰石中的一种，直至溶液中的三价阳离子与二价阳离子的比例为2:1停止加入白云石或石灰石，得到溶液备用；

步骤三、用氢氧化钠水溶液将步骤二制得的溶液的pH值调整为8.0-9.0，进行共沉淀后再在室温下老化5-8天，得到沉淀物，备用；

步骤四、将步骤三得到的沉淀物置于280-320℃高温下处理6-10小时，收集，得到吸附材料；

所述的提取剂为浓度8-12%的盐酸。

有益效果是：本发明提供了一种新型、高效、低成本的磷吸附材料，是通过对粉煤灰进行提取，然后进行加工制作得到吸附材料，其方法操作简单，与通过阴离子交换树脂法对磷进行吸附去除（或回收）相比成本节约了50%以上，生产效率提高10%；对粉煤灰是采用盐酸作为提取剂来进行提取铁铝混合液，连续提取2-4天可以更好的将铁铝从原料提取出来；按照三价阳离子和二价阳离子比例为2:1的比例，以成本低的白云石或石灰石为材料，对提取液进行调节，使溶液达到设计的离子比例，而后，以氢氧化钠水溶液为原料调节溶液的pH，进行共沉淀后再在室温下静置，可以使得所沉淀的晶体老化，增强吸附能力；对沉淀物进行高温处理，使吸附材料脱水，有利于提高吸附性能，使得吸附材料的吸附能力得到进一步优化，稳定了吸附材料的结构，从而使得制备的吸附材料具有结构记忆能力，能够更高效的吸附磷，而且经过洗脱以后还可以多次使用。以铁铝为基础，引入二价阳离子后，采用共沉淀工艺可以进一步制作层状双氢氧化物吸附材料，开拓了粉煤灰的资源化利用途径，有效降低铁铝氢氧化物及其衍生物的制作成本。

具体实施方式：

一种用粉煤灰制备磷吸附材料的方法，利用粉煤灰为原料，通过粉煤灰的酸提取、提取液的沉淀、沉淀物的老化处理得到吸附材料，方法步骤如下：

步骤一、将粉煤灰和提取剂按1：5的重量比进行混合，连续提取2-4天，期间每天搅拌两次，提取结束后分离上清夜，得到提取液备用；

步骤二、向提取液中加入白云石或石灰石中的一种（也可以同时加入两种），直至溶液中的三价阳离子与二价阳离子的比例为2:1停止加入白云石或石灰石，得到溶液备用；

步骤三、用氢氧化钠水溶液将步骤二制得的溶液的pH值调整为8.0-9.0，进行共沉淀后再在室温下老化5-8天，得到沉淀物，备用；

步骤四、将步骤三得到的沉淀物置于280-320℃高温下处理6-10小时，收集，得到吸附材料；

所述的提取剂为浓度8-12%的盐酸，提取液是对粉煤灰中的铁铝氢氧化物进行提取。

实施例一

一种用粉煤灰制备磷吸附材料的方法，利用粉煤灰为原料，通过粉煤灰的酸提取、提取液的沉淀、沉淀物的老化处理得到吸附材料，方法步骤如下：

步骤一、取200g的粉煤灰和1000g的8%盐酸溶液进行混合，连续提取2天，期间每天搅拌两次，提取结束后分离上清夜，得到提取液备用；

步骤二、向步骤一制得的提取液中加入白云石，按照每升提取液加20g白云石，待白云石溶解在提取液后，溶液中的三价铁铝离子与二价钙离子的比例被调整为2:1，得到溶液备用；

步骤三、向步骤二制得的溶液加入1 mol L^-1氢氧化钠溶液并以每分钟30次的速度缓慢搅动，使溶液pH值调整为8.0，然后停止加入氢氧化钠溶液，进行共沉淀后再在室温下老化5天，得到沉淀物，备用； 

步骤四、将步骤三得到的沉淀物置于280℃电炉中处理10小时，收集，得到吸附材料。

实施例二

一种用粉煤灰制备磷吸附材料的方法，利用粉煤灰为原料，通过粉煤灰的酸提取、提取液的沉淀、沉淀物的老化处理得到吸附材料，方法步骤如下：

步骤一、取100g的粉煤灰和500g的10%盐酸溶液进行混合，连续提取3天，期间每天搅拌两次，提取结束后分离上清夜，得到提取液备用；

步骤二、向步骤一制得的提取液中加入石灰石，按照每升提取液加20g石灰石，待石灰石溶解在提取液后，使得溶液中的三价铁铝离子与二价钙离子的比例被调整为2:1，得到溶液备用；

步骤三、向步骤二制得的溶液加入1 mol L^-1氢氧化钠溶液并以每分钟30次的速度缓慢搅动，使溶液pH值调整为8.5，然后停止加入氢氧化钠溶液，进行共沉淀后再在室温下老化一周，得到沉淀物，备用； 

步骤四、将步骤三得到的沉淀物置于300℃电炉中处理8小时，收集，得到吸附材料。

实施例三

一种用粉煤灰制备磷吸附材料的方法，采用的是收集热电厂排放的固废粉煤灰为原料，通过粉煤灰的酸提取、提取液的沉淀、沉淀物的老化处理得到吸附材料，方法步骤如下：

步骤一、取150g的粉煤灰和750g的12%盐酸溶液进行混合，连续提取4天，期间每天搅拌两次，提取结束后分离上清夜，得到提取液备用；

步骤二、向步骤一制得的提取液中加入石灰石和白云石，将石灰石和白云石溶解在提取液，使得溶液中的三价铁铝离子与二价钙离子的比例被调整为2:1，停止加入石灰石和白云石，得到的溶液备用；

步骤三、向步骤二制得的溶液加入1 mol L^-1氢氧化钠溶液并以每分钟30次的速度缓慢搅动，使溶液pH值调整为9.0，然后停止加入氢氧化钠溶液，进行共沉淀后再在室温下老化8天，得到沉淀物，备用； 

步骤四、将步骤三得到的沉淀物置于320℃电炉中处理6小时，收集，得到吸附材料。

Claims (1)

1.一种用粉煤灰制备磷吸附材料的方法，其特征在于：利用粉煤灰为原料，通过粉煤灰的酸提取、提取液的沉淀、沉淀物的老化处理得到吸附材料，方法步骤如下：

步骤一、将粉煤灰和提取剂按1：5的重量比进行混合，连续提取2-4天，期间每天搅拌两次，提取结束后分离上清夜，得到提取液备用；

步骤二、向提取液中加入白云石或石灰石中的一种，直至溶液中的三价阳离子与二价阳离子的比例为2:1停止加入白云石或石灰石，得到溶液备用；

步骤三、用氢氧化钠水溶液将步骤二制得的溶液的pH值调整为8.0-9.0，进行共沉淀后再在室温下老化5-8天，得到沉淀物，备用；

步骤四、将步骤三得到的沉淀物置于280-320℃高温下处理6-10小时，收集，得到吸附材料；

所述的提取剂为浓度8-12%的盐酸。