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