CN111320248A - 一种改性蛋白土及其制备方法和应用 - Google Patents

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陈俊涛
邓小伟
吕波
房朝军
张乾
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
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Abstract

本发明涉及蛋白土沉降煤泥水方法领域，具体公开了一种改性蛋白土及其制备方法和应用，所述改性蛋白土的制备方法包括以下步骤：S1，取蛋白土在450‑750℃下煅烧；S2，将S1煅烧后的蛋白土进行酸浸；S3，将S2酸浸后的蛋白土洗涤至中性，然后干燥；S4，将S3干燥后的蛋白土与凝聚剂溶液混合，调节溶液pH至1.5‑3.5，升温至70‑90℃后保温1‑4h后，室温下静置，然后洗涤至中性、干燥，获得改性蛋白土；本发明制得的改性蛋白土能够有效的对煤泥水进行沉降。

Description

一种改性蛋白土及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及沉降煤泥水方法技术领域，具体涉及一种改性蛋白土及其制备方法和应用。
背景技术
我国有相当数量的原煤是年轻煤种，属于高泥质化原煤。据统计，中国选煤厂总入选能力至2009年已达1380M t，选煤厂总数量达到1708座左右。其中：全国加权平均入选率约为46％，炼焦煤选煤厂1044座，动力煤选煤厂656座。在生产能力、选煤厂数量等方面，中国已经成为世界第一选煤大国。目前，全国每年选煤用水量约8.4×108m3，达到全国工业用水量的0.74％。在技术、资金等方面的原因的制约下，每年未处理就排放的洗煤废水达到约4.0×107m3，约占全国工业废水排放总量的的0.1％左右。
煤泥水系统是实现选煤厂洗水闭路循环、确保清水选煤的关键环节。煤泥水的处理直接关系到选煤厂的整体经济效益以及其对周边环境的影响等。传统的处理方法是加入一定量的聚丙烯酰胺而促进煤泥水的沉降，但是聚丙烯酰胺是高分子有机化合物，价格昂贵，残留在煤泥水中会对水质和环境造成较大的影响，因此需要寻找一种价格便宜、对环境无污染的药剂在某种程度上替代聚丙烯酰胺。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种改性蛋白土及其制备方法和应用。
本发明的第一个目的是提供了一种改性蛋白土的制备方法，包括以下步骤：
S1，取蛋白土在450-750℃下煅烧；
S2，将S1煅烧后的蛋白土进行酸浸，将酸浸后的蛋白土洗涤至中性，然后干燥；
S3，将S2干燥后的蛋白土与凝聚剂溶液混合，调节混合后的溶液pH至1.5-3.5,升温至70-90℃保温1-4h后，之后室温下静置，洗涤至中性、干燥，获得改性蛋白土。
优选的，S1中，煅烧时间为1.5-4.5h。
优选的，S2中，采用质量浓度36-38％的盐酸溶液进行酸浸，酸浸温度为80-100℃，酸浸时间为1-4h。
优选的，S2中，洗涤至pH至6.5-7.5，干燥手段为烘干。
优选的，S3中，所述凝聚剂溶液为FeCl3溶液或MgCl2溶液，浓度为0.1-0.3mol/L。
优选的，所述干燥后的蛋白土与所述FeCl3溶液的用量比为5g：41-123ml。
优选的，S3中，所述升温速率为5-20℃/h。
优选的，S3中，洗涤至pH为6.5-7.5，干燥手段为烘干。
本发明的第二个目的是提供了一种由上述制备方法制得的改性蛋白土。
本发明的第三个目的是提供了一种改性蛋白土在沉降煤泥水方面的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明蛋白土改性方法反应条件温和，操作方便，后处理简单；通过本发明制备方法制得的改性蛋白土对煤泥水具有较高的沉降速度，有效地降低了煤泥水的上清液浓度；
2、相对于高分子絮凝剂，蛋白土原料易得，价格便宜，将蛋白土应用于煤泥水处理中，既可以节约成本、提升经济效益，又能减少对环境的污染，为环境的保护做出一定的贡献，因此既经济又环保。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明各实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
实施例1：
一种改性蛋白土，具体是通过如下步骤制备得到的：
S1，取蛋白土在550℃下煅烧2h；
S2，将S1煅烧后的蛋白土加入到浓度为36％的盐酸溶液中混合，在90℃下酸浸2h，且煅烧后的蛋白土与盐酸溶液的用量比为1g:3ml，将酸浸后的蛋白土用清水洗涤至出水pH为7，然后烘干；
S3，将干燥后的蛋白土与浓度为0.1mol/L的FeCl3溶液混合，所述干燥后的蛋白土与所述FeCl3溶液的用量比为5g:123ml混合，调节溶液至pH为2，置于水浴锅中以每小时10℃的速率慢慢升温，升温至80℃后保温2h，在室温下静置24h，然后洗涤至出水pH为7后烘干，获得改性蛋白土。
实施例2
一种改性蛋白土的制备方法，与实施例1步骤基本相同，区别在于：S1中，蛋白土的煅烧温度为450℃，煅烧时长为2.5h；
S2中，盐酸浓度为37％，酸浸温度为80℃，酸浸时间为1h，所述蛋白土的质量与盐酸溶液的体积比为1g:4ml，蛋白土洗涤至出水pH为6.5；
S3中，FeCl3溶液浓度为0.2mol/L，所述干燥后的蛋白土与FeCl3溶液的用量比为5g:61.5ml，溶液pH为1.5，升温速率为5℃/h，升温至70℃后保温1h，然后在室温下静置20h，蛋白土洗涤至出水pH为6.5。
实施例3
一种改性蛋白土的制备方法，与实施例1步骤基本相同，区别在于：S1中，蛋白土的煅烧温度为750℃，煅烧时长为1.5h；
S2中，盐酸浓度为38％，酸浸温度为100℃，酸浸时间为4h，所述蛋白土的质量与盐酸溶液的体积比为1g:5ml，蛋白土洗涤至出水pH为7.5；
S3中，FeCl3溶液浓度为0.3mol/L，所述干燥后的蛋白土与FeCl3溶液的用量比为5g:41ml，溶液pH为2.5，升温速率为20℃/h，升温至100℃后保温4h，然后在室温下静置28h，蛋白土洗涤至出水pH为7.5。
实施例4
一种改性蛋白土的制备方法，与实施例1步骤基本相同，区别在于：S1中，蛋白土的煅烧温度为500℃。
以上是蛋白土改性过程的具体实施例，以下是实施例1-4制备得到的改性蛋白土对煤泥水沉降效果的验证。
需要说明的是，本发明中FeCl3作为一种凝聚剂，可促进媒细颗粒的聚集，蛋白土改性过程中，FeCl3是负载在蛋白土上。本发明中所用煤泥水的浓度均为60g/L。
将上述实施例1中获得的改性蛋白土加入煤泥水中对其进行沉降，所述改性蛋白土质量与所述煤泥水的体积比为3g:1L。
将上述实施例2中获得的改性蛋白土加入煤泥水中对其进行沉降，所述改性蛋白土质量与所述煤泥水的体积比为5g:1L。
将上述实施例3中获得的改性蛋白土加入煤泥水中对其进行沉降，所述改性蛋白土质量与所述煤泥水的体积比为7g:1L。
将上述实施例4中获得的改性蛋白土加入煤泥水中对其进行沉降，所述改性蛋白土质量与所述煤泥水的体积比为3g:1L。
实施例1-4均提供了改性蛋白土及制备方法，该方法反应条件温和，操作方便，后处理简单，通过改性处理后对煤泥水具有优异的沉降性，下面我们就结合一下对比例对上述实施例1-4所取得的优异效果进行充分说明。
对比例1
浓度为60g/L的煤泥水自然沉降。
对比例2
取未改性的蛋白土3g，加入1L浓度为60g/L的煤泥水中进行沉降。
以实施例1-4和对比例1-2为例，记录煤泥水沉降过程中的沉积高度与时间的关系和上清液吸光度，并计算了上清液的浓度。
记录结果如表1-6所示：
表1实施例1获得的改性蛋白土对煤泥水的沉降作用
Figure BDA0002420812000000051
表2实施例2获得的改性蛋白土对煤泥水的沉降作用
Figure BDA0002420812000000052
Figure BDA0002420812000000061
表3实施例3获得的改性蛋白土对煤泥水的沉降作用
Figure BDA0002420812000000062
表4实施例4获得的改性蛋白土对煤泥水的沉降作用
Figure BDA0002420812000000063
表5对比例1中煤泥水的自然沉降
Figure BDA0002420812000000064
表6对比例2中未改性蛋白土对煤泥水的沉降
Figure BDA0002420812000000065
由表1-4结果可得，实施例1-4改性蛋白土的制备过程中，不同煅烧温度获得的改性蛋白土对相同的煤泥水的沉降效果不同，550℃为最优煅烧温度。
实施例1-4与对比例1相比(结果如表1-5所示)，实施例1-4测得沉降后煤泥水的上清液浓度在136.975-231.975mg/L之间，而通过对比例1中的自然沉降，测得沉降后煤泥水的上清液浓度为595.725mg/L，因此，本发明提供的技术方案获得的改性蛋白土沉降煤泥水的沉降效果远远高于自然沉降，沉降效率提高了近4倍。
实施例1-4与对比例2(未改性蛋白土)相比(结果如表1-4、6所示)，对比例2沉降后测得上清液浓度为1095.725mg/L，因此其沉降效率远远低于实施例1-4的改性蛋白土；结合实际生产中药剂用量、效益、处理效果等因素时，未改性蛋白土短时间内反而作为污染物无法沉降煤泥水，即使长时间用来沉降煤泥水，其沉降也不完全，上清液含有的煤泥仍有很多，因此未改性蛋白土对煤泥水沉降作用远远低于改性蛋白土；且由表5和表6可得，未改性的蛋白土反而降低了煤泥水自身的沉降速率，这也说明了本发明提供的蛋白土的改性方法能够有效地提高蛋白土对煤泥水的沉降作用。
从实施例1-4可以看出，改性蛋白土含量为3g/L时，上清液浓度接近100mg/L；含量为5g/L时浓度最低；含量为7g/L时有所上升；考虑实际生产中的药剂用量、效益、处理效果等因素时，改性蛋白土沉降煤泥水过程中，改性蛋白土质量与60g/L煤泥水的体积比为3g:1L时效果最好。
综上所述，本发明提供的一种蛋白土改性的方法获得的改性蛋白土用于沉降煤泥水后能够显著的提高煤泥沉降速度和上清液的澄清度，并能够改善水质和环境，大大减少了煤泥水处理事故。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种改性蛋白土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，取蛋白土在450-750℃下煅烧；
S2，将S1煅烧后的蛋白土进行酸浸，将酸浸后的蛋白土洗涤至中性，然后干燥；
S3，将S2干燥后的蛋白土与凝聚剂溶液混合，调节混合后的溶液pH至1.5-3.5，升温至70-90℃保温1-4h，之后室温下静置，洗涤至中性、干燥，获得改性蛋白土。
2.如权利要求1所述的改性蛋白土的制备方法，其特征在于，S1中，煅烧时间为1.5-4.5h。
3.如权利要求1所述的改性蛋白土的制备方法，其特征在于，S2中，采用质量浓度36-38％的盐酸溶液进行酸浸，酸浸温度为80-100℃，酸浸时间为1-4h。
4.如权利要求1所述的改性蛋白土的制备方法，其特征在于，S2中，酸浸后的蛋白土洗涤至pH至6.5-7.5，干燥手段为烘干。
5.如权利要求1所述的改性蛋白土的制备方法，其特征在于，S3中，所述凝聚剂溶液为FeCl3溶液或MgCl2溶液，浓度为0.1-0.3mol/L。
6.如权利要求5所述的改性蛋白土的制备方法，其特征在于，所述干燥后的蛋白土与所述FeCl3溶液的用量比为5g：41-123ml。
7.如权利要求1所述的改性蛋白土的制备方法，其特征在于，S3中，升温速率为5-20℃/h。
8.如权利要求5所述的改性蛋白土的制备方法，其特征在于，S3中，洗涤至pH为6.5-7.5，干燥手段为烘干。
9.如权利要求1-8任一项制备方法制得的改性蛋白土。
10.如权利要求9所述的改性蛋白土在沉降煤泥水中的应用。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105999844A (zh) * 2016-06-27 2016-10-12 太原理工大学 利用氯化铁改性硅藻土助滤细粒褐煤脱水方法

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