CN108579665A - 处理印染废水的改性煤矸石吸附剂的制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种处理印染废水的改性煤矸石吸附剂的制备方法和应用，属于固体废物资源化利用领域。本发明是将废弃煤矸石粉粹至120目与ZnCl2按质量比1∶1.8混合，在620℃的缺氧条件下焙烧，再用1.25mol/L的HF溶液酸化回流，1h后冲洗至中性，在105℃下烘干即可获得一种处理印染废水的改性煤矸石吸附剂。本发明将废弃煤矸石应用于印染废水的处理，制备简便，成本低廉，对印染废水的色度去除率可达92.16%，同时对COD去除率可达57.31%，与其他同种印染废水脱色吸附剂相比处理COD的效率较高。

Description

处理印染废水的改性煤矸石吸附剂的制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种基于废弃煤矸石的，可以处理印染废水的改性煤矸石吸附剂，属于固体废物资源化利用领域。
背景技术
在倡导绿色经济的今天，随着社会经济生活生产对煤炭资源需求量的增加，煤矸石积存量也日益增多，这一问题逐渐成为我国资源有效利用以及煤矸石资源化的主要任务。
煤矸石是煤炭生产和加工过程中产生的固体废弃物，每年的排放量相当于当年煤炭产量的10％左右，目前已累计堆存30多亿吨，占地约1.2万公顷，是目前我国排放量最大的工业固体废弃物之一。我国煤炭系统现在每年还要排放出近1亿吨煤矸石。随着国民经济的发展，煤炭需求总量不断增加，煤矸石的产生量还会大幅增加，煤矸石对环境污染已成为我国煤炭行业最为突出的环境问题之一。煤矸石又是一种可供开发和利用的自然资源，必须依靠科技进步对煤矸石进行充分的资源化利用，变废为宝，减少煤矸石对环境所带来的危害。
煤矸石被称为低品味腐殖酸，腐殖酸中含有官能团、桥键，具有优异的吸附、交换、络合性能，对水、土壤、大气中的污染物都具有很好的吸附性。但煤矸石结构致密，高岭石等矿物结晶较好，有序度高，其中的硅氧多面体之间排列紧密，活性较低，此时煤矸石的吸附能力不强。使用酸硫酸、硝酸或盐酸等处理将更容易使煤矸石中的部分可溶性离子例如铝、钙、铁、镁等溶出，从而使其内部和表面形成更多的孔隙，比表面积增加，提高其吸附性能。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种充分利用废弃的煤矸石制备新型的吸附剂，该吸附剂针对传统印染废水处理效果差的问题，通过煤矸石中丰富的官能团、桥键的优异的吸附、交换、络合性能，对印染废水中的有色染料进行吸附，同时废水中含有的其他组分如有机物或无机盐类都能与煤矸石发生作用，提高了污水中污染物质的去除率，具有较好的工业应用前景。
本发明的目的之二是提供一种处理印染废水的改性煤矸石吸附剂的制备方法。
本发明的目的之三是提供改性煤矸石在处理印染废水中有色染料的应用。
本发明采用的技术方案是：一种处理印染废水的改性煤矸石吸附剂，将废弃煤矸石粉粹至120目与ZnCl2按质量比1∶1.8混合，在620℃的缺氧条件下焙烧，再用1.25mol/L的HF溶液酸化回流，1h后冲洗至中性，在105℃下烘干即可获得改性煤矸石吸附剂。一种处理印染废水的改性煤矸石吸附剂，所述的煤矸石中，按重量百分比，含有53～60% SiO2，20～25% Al2O3，4～8%CaO，2～5%MgO，5～10%Fe2O3。
一种处理印染废水的改性煤矸石吸附剂的制备方法，包括如下步骤：
1）用蒸馏水冲洗煤矸石2～3次，放入烘箱中，于55℃烘烤24h，粉碎，过120目筛，取筛下物为煤矸石粉；
2）将煤矸石粉末与ZnCl2按质量比1∶1.8均匀混合，在620℃缺氧条件下焙烧2h，冷却。
3）冷却后将煤矸石粉末与ZnCl2的混合物用1.25mol/L的HF溶液按照1∶5的固液比酸化回流1h。
4）将酸化后的煤矸石粉末与ZnCl2的混合物冲洗至中性，在105℃下烘干得到吸附剂。
上述的改性煤矸石在处理印染废水中有色染料的应用，方法如下：将吸附剂按每立方米8～8.5kg的比例，均匀投加到印染废水中，搅拌反应2～2.5h。
本发明的有益效果是：
1）原材料来源广泛，成本低廉；
2）本发明所用原料为煤矿业固体废弃物，属于资源再利用，对环境无毒害。
3）本发明改性煤矸石吸附剂的制备简便，效果显著，对印染废水的色度去除率可达92.16%，同时对COD去除率可达57.31%，与其他同种印染废水脱色吸附剂相比处理COD的效率较高。
附图说明
图1改性煤矸石的粒度与印染废水去除效果的关系
图2改性煤矸石的投加量与印染废水去除效果的关系
图3吸附时间与印染废水去除效果的关系
图4 HF溶液浓度与印染废水去除效果的关系。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于此。由于各地污水水质及所采用的处理工艺有所差别，预处理参数也会产生相应变化，因此在不违背本发明的实质和所附权利要求范围的前提下，可对本发明中关键参数做适当调整。
实施例1
取从铁岭某煤炭开采区取来的煤矸石，其化学成分如表1。用蒸馏水冲洗煤矸石2～3次，放入烘箱中，于55℃烘烤24h，粉碎，过120目筛，取筛下物为煤矸石粉。
将煤矸石粉末与ZnCl2按质量比1∶1.8均匀混合，在620℃缺氧条件下焙烧2h，冷却。冷却后将煤矸石粉末与ZnCl2的混合物用1.25mol/L的HF溶液按照1∶5的固液比酸化回流1h。将酸化后的煤矸石粉末与ZnCl2的混合物冲洗至中性，在105℃下烘干得到吸附剂。
表1
成分 SiO2 Al2O3 CaO MgO Fe2O3 Na2O+K2O
比例（%） 55 21 6 3 7 1.5
实施例2
（一）污水来源
污水来自某绢纺厂生产产生的印染废水，废水为暗红色，COD为3298.8 mg/L，色度为1100倍。
（二）改性煤矸石的粒度对印染废水去除效果的影响
方法：取污水50ml，将改性煤矸石筛分，分别取40、60、80、100、120、160目的改性煤矸石2 g，振荡吸附2 h，对混合液进行离心分离，取上清液测 COD及色度，结果如图1。
由图1中的试验结果可以看出，随着改性煤矸石粒度的增加，COD的去除率变化不大，色度的去除率随粒度增加而增加，120目之后几乎不变。制备改性煤矸石吸附剂的最佳粒度为120目。
（三）改性煤矸石的投加量对印染废水去除效果的影响
方法：取污水50ml，分别取120目改性煤矸石1，2，4，5，6，8g于50mL的污水中，振荡吸附2h，对混合液进行离心分离，取上清液测 COD及色度，结果如图2。
由图2中的试验结果可以看出，随着改性煤矸石投加的增加，COD及色度的去除率逐渐增大，其最佳投加量为4g。处理印染废水时，改性煤矸石吸附剂的最佳投加量为8~8.5kg/m3。
（四）吸附时间对印染废水去除效果的影响
方法：取污水50ml，再取120目改性煤矸石4 g与50 mL废水混合，分别在5，10，15，30，60，90，120，180，240min时取离心后上清液测定其COD及色度，考察了不同吸附时间时改性煤矸石对印染废水的处理效果，结果如图3。
由图3中的试验结果可以看出，随着吸附时间的增加，COD及色度的去除率逐渐增大，其最佳吸附时间为120min。处理印染废水时，改性煤矸石吸附剂的最佳吸附时间为2~2.5h。
（五）HF溶液浓度对印染废水去除效果的影响
方法：将4g的煤矸石与氯化锌粉末混合物分别于0 mol/L，0.25mol/L，0.5 mol/L，0.75mol/L，1mol/L，1.25mol/L，1.5mol/L的HF溶液中进行酸化回流，制备吸附剂，再分别加入50mL的污水中振荡吸附2 h，对混合液进行离心分离，取上清液测 COD及色度，结果如图4。
由图4中的试验结果可以看出，最佳的HF溶液浓度为1.25 mol/L。

Claims (6)

1.一种处理印染废水的改性煤矸石吸附剂的制备方法，其特征在于：由煤矸石和ZnCl2经HF溶液酸化回流制得。
2. 根据权利要求1所述的一种处理印染废水的改性煤矸石吸附剂的制备方法，其特征在于，按质量比为煤矸石∶ZnCl2 = 1∶1.8；煤矸石与ZnCl2混合物∶HF溶液 = 1∶5。
3.根据权利要求1或2所述的一种处理印染废水的改性煤矸石吸附剂，其特征在于，所述的煤矸石粉中，按重量百分比，含有53～60% SiO2，20～25% Al2O3，4～8%CaO，2～5%MgO，5～10%Fe2O3。
4.一种处理印染废水的改性煤矸石吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）用蒸馏水冲洗煤矸石2～3次，放入烘箱中，于55℃烘烤24h，粉碎，过120目筛，取筛下物为煤矸石粉；
2）将煤矸石粉末与ZnCl2按质量比1∶1.8均匀混合，在620℃缺氧条件下焙烧2h，冷却；
3）冷却后将煤矸石粉末与ZnCl2的混合物用1.25mol/L的HF溶液按照1∶5的固液比酸化回流1h；
4）将酸化后的煤矸石粉末与ZnCl2的混合物冲洗至中性，在105℃下烘干得到吸附剂。
5.如权利要求1或2所述的一种处理印染废水的改性煤矸石吸附剂在去除印染废水中有色染料的应用。
6.根据权利要求书5所述的一种处理印染废水的改性煤矸石吸附剂在去除印染废水中有色染料的应用，其特征在于，方法如下：将吸附剂按每立方米8～8.5kg的比例，均匀投加到印染废水中，搅拌反应2～2.5h。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114477551A (zh) * 2022-02-28 2022-05-13 宝钢湛江钢铁有限公司 一种热轧废水深度处理工艺

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