CN112439387A - 一种利用含锌废料制备工业废水处理的净化材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及新材料加工技术领域，公开了一种利用含锌废料制备工业废水处理的净化材料，通过对含锌废料进行加工处理，除去杂质，将制备得到的滤液进行静电纺丝，制备得到复合纳米净化材料，所制备得到的净化材料以活性炭纤维毡作为衬底，进行轧片，成型制备得到吸附净化装置；本发明利用含锌废料制备复合纳米净化材料，该材料具有比表面积大、孔隙率高等特点，吸附能力强，饱和吸附量高，将制备得到的净化材料应用于工业废水的处理，能够有效除去工业废水中的污染物，包括重金属、有机物和细菌病毒等对人体和环境造成危害的成分，提升了工业废水排放达标量，解决水污染日益严重的问题。

Description

一种利用含锌废料制备工业废水处理的净化材料
技术领域
本发明属于新材料加工技术领域，具体涉及一种利用含锌废料制备工业废水处理的净化材料。
背景技术
锌是第四“常见”的金属，仅次于铁、铝及铜。不过不是地壳中含量最丰富的元素（前几名是氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁）。外观呈现银白色，在现代工业中对于电池制造上有不可磨灭的地位（电池表面是锌皮），为一相当重要的金属。其密度比铁略小，呈六边形晶体结构。随着锌的广泛应用，世界市场范围的锌消费逐渐增长，对于锌的开采利用是一个巨大的考验。
随着市场需求的增长，锌资源日益短缺，二次资源的回收利用成为当前发展的重中之重，二次资源的回收利用处理工艺成分研究的热点。从含锌废弃料中回收再利用锌元素，使得原生资源的利用率大大提高，现存的锌矿资源能够利用更长时间，实现资源的可持续发展。而当前的火法冶金技术工艺复杂，能耗大，成本高，与回收率不成正比，酸法炼锌中浸出率难以得到提高，大量的锌元素损失在浸取渣中，加重了废渣的处理难度。并且回收得到的锌产品品质较差，纯度难以保障，降低了销售档次。因此，寻求一种含锌废料的再利用方式对于锌资源保护以及解决回收率低的问题具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种利用含锌废料制备工业废水处理的净化材料。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种利用含锌废料制备工业废水处理的净化材料，制备方法包括以下工艺步骤：
（1）首先将含锌废料使用清水冲洗过滤2-4遍，然后使用无水乙醇清洗2-3遍，最后置于75-80℃烘箱中干燥12-16小时，进一步研磨粉碎至过0.12-0.15毫米的筛网，将研磨细粉加入到EDTA-氢氧化钠混合水溶液中，该混合水溶液中氢氧化钠浓度为190-200克/升，EDTA浓度为0.36-0.40克/升，细粉与混合水溶液料液质量比为1:1.9-2.2，以150-160转/分钟的速度搅拌50-60分钟，得到混合物料，水浴加热升温至70-80℃，继续保温搅拌1.8-2.2小时，趁热进行过滤，向过滤液中加入质量占比为0.36-0.40%的硫化钠，加热至63-68℃，搅拌均匀，超声处理10-15分钟，进行过滤，得到滤液；
（2）取128-130毫升步骤（1）制备得到的滤液，加入45-50毫升质量浓度为24-26%硝酸水溶液，搅拌均匀后，滴加质量浓度为24-28%的氨水溶液调节体系pH值在5.0-5.3之间，在搅拌下，加入6.1-6.6克聚乙烯吡咯烷酮，持续搅拌25-30分钟，加入34-45毫升质量浓度为78-80%的乙醇溶液，水浴升温加热至40-42℃，以130-140转/分钟的速度持续搅拌3-4小时，然后自然降温，静置6-8小时，将静置物料转移至静电纺丝装置的贮液器中，施加17-18KV的电压，喷丝接收得到前驱丝，送入100-106℃干燥箱中，干燥3-4小时，得到干燥丝，置于高温电阻炉中，以5.5-5.8℃/分钟的速度升温至720-750℃，保温煅烧2.0-3.0小时，随炉自然冷却后，即得所述净化材料。
本发明中，所述含锌废料可为锌灰、锌粉尘、含锌废渣等。
本发明所制备得到的净化材料以活性炭纤维毡作为衬底，进行轧片，成型制备得到吸附净化装置，有利于对工业废水中的重金属、有机物以及细菌病毒等污染物的吸附。
本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决锌废料回收工艺中存在的问题，本发明提供了一种利用含锌废料制备工业废水处理的净化材料，通过对含锌废料进行加工处理，除去杂质，将制备得到的滤液进行静电纺丝，制备得到复合纳米净化材料，所制备得到的净化材料以活性炭纤维毡作为衬底，进行轧片，成型制备得到吸附净化装置；本发明利用含锌废料制备复合纳米净化材料，该材料具有比表面积大、孔隙率高等特点，吸附能力强，饱和吸附量高，将制备得到的净化材料应用于工业废水的处理，能够有效除去工业废水中的污染物，包括重金属、有机物和细菌病毒等对人体和环境造成危害的成分，提升了工业废水排放达标量，解决水污染日益严重的问题，降低了处理成本，具有极好的应用前景，为含锌废料的利用提供了新的方向。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明所提供的技术方案。
实施例1
一种利用含锌废料制备工业废水处理的净化材料，制备方法包括以下工艺步骤：
（1）首先将含锌废料使用清水冲洗过滤2遍，然后使用无水乙醇清洗2遍，最后置于75℃烘箱中干燥12小时，进一步研磨粉碎至过0.12毫米的筛网，将研磨细粉加入到EDTA-氢氧化钠混合水溶液中，该混合水溶液中氢氧化钠浓度为190克/升，EDTA浓度为0.36克/升，细粉与混合水溶液料液质量比为1:1.9，以150转/分钟的速度搅拌50分钟，得到混合物料，水浴加热升温至70℃，继续保温搅拌1.8小时，趁热进行过滤，向过滤液中加入质量占比为0.36%的硫化钠，加热至63℃，搅拌均匀，超声处理10分钟，进行过滤，得到滤液；
（2）取128毫升步骤（1）制备得到的滤液，加入45毫升质量浓度为24%硝酸水溶液，搅拌均匀后，滴加质量浓度为24%的氨水溶液调节体系pH值在5.0-5.3之间，在搅拌下，加入6.1克聚乙烯吡咯烷酮，持续搅拌25分钟，加入34毫升质量浓度为78%的乙醇溶液，水浴升温加热至40℃，以130转/分钟的速度持续搅拌3小时，然后自然降温，静置6小时，将静置物料转移至静电纺丝装置的贮液器中，施加17KV的电压，喷丝接收得到前驱丝，送入100℃干燥箱中，干燥3小时，得到干燥丝，置于高温电阻炉中，以5.5℃/分钟的速度升温至720℃，保温煅烧2.0小时，随炉自然冷却后，即得所述净化材料。
实施例2
一种利用含锌废料制备工业废水处理的净化材料，制备方法包括以下工艺步骤：
（1）首先将含锌废料使用清水冲洗过滤3遍，然后使用无水乙醇清洗2遍，最后置于78℃烘箱中干燥14小时，进一步研磨粉碎至过0.13毫米的筛网，将研磨细粉加入到EDTA-氢氧化钠混合水溶液中，该混合水溶液中氢氧化钠浓度为195克/升，EDTA浓度为0.38克/升，细粉与混合水溶液料液质量比为1:2.0，以155转/分钟的速度搅拌55分钟，得到混合物料，水浴加热升温至75℃，继续保温搅拌2.0小时，趁热进行过滤，向过滤液中加入质量占比为0.38%的硫化钠，加热至65℃，搅拌均匀，超声处理12分钟，进行过滤，得到滤液；
（2）取129毫升步骤（1）制备得到的滤液，加入47毫升质量浓度为25%硝酸水溶液，搅拌均匀后，滴加质量浓度为26%的氨水溶液调节体系pH值在5.0-5.3之间，在搅拌下，加入6.3克聚乙烯吡咯烷酮，持续搅拌28分钟，加入40毫升质量浓度为78%的乙醇溶液，水浴升温加热至41℃，以135转/分钟的速度持续搅拌3.5小时，然后自然降温，静置7小时，将静置物料转移至静电纺丝装置的贮液器中，施加17.5KV的电压，喷丝接收得到前驱丝，送入103℃干燥箱中，干燥3.5小时，得到干燥丝，置于高温电阻炉中，以5.6℃/分钟的速度升温至735℃，保温煅烧2.5小时，随炉自然冷却后，即得所述净化材料。
实施例3
一种利用含锌废料制备工业废水处理的净化材料，制备方法包括以下工艺步骤：
（1）首先将含锌废料使用清水冲洗过滤4遍，然后使用无水乙醇清洗3遍，最后置于80℃烘箱中干燥16小时，进一步研磨粉碎至过0.15毫米的筛网，将研磨细粉加入到EDTA-氢氧化钠混合水溶液中，该混合水溶液中氢氧化钠浓度为200克/升，EDTA浓度为0.40克/升，细粉与混合水溶液料液质量比为1:2.2，以160转/分钟的速度搅拌60分钟，得到混合物料，水浴加热升温至80℃，继续保温搅拌2.2小时，趁热进行过滤，向过滤液中加入质量占比为0.40%的硫化钠，加热至68℃，搅拌均匀，超声处理15分钟，进行过滤，得到滤液；
（2）取130毫升步骤（1）制备得到的滤液，加入50毫升质量浓度为26%硝酸水溶液，搅拌均匀后，滴加质量浓度为28%的氨水溶液调节体系pH值在5.0-5.3之间，在搅拌下，加入6.6克聚乙烯吡咯烷酮，持续搅拌30分钟，加入45毫升质量浓度为80%的乙醇溶液，水浴升温加热至42℃，以140转/分钟的速度持续搅拌4小时，然后自然降温，静置8小时，将静置物料转移至静电纺丝装置的贮液器中，施加18KV的电压，喷丝接收得到前驱丝，送入106℃干燥箱中，干燥4小时，得到干燥丝，置于高温电阻炉中，以5.8℃/分钟的速度升温至750℃，保温煅烧3.0小时，随炉自然冷却后，即得所述净化材料。

Claims (5)

1.一种利用含锌废料制备工业废水处理的净化材料，其特征在于，制备方法包括以下步骤：
（1）首先将含锌废料使用清水冲洗过滤2-4遍，然后使用无水乙醇清洗2-3遍，最后置于75-80℃烘箱中干燥12-16小时，进一步研磨粉碎至过0.12-0.15毫米的筛网，将研磨细粉加入到EDTA-氢氧化钠混合水溶液中，细粉与混合水溶液料液质量比为1:1.9-2.2，以150-160转/分钟的速度搅拌50-60分钟，得到混合物料，水浴加热升温至70-80℃，继续保温搅拌1.8-2.2小时，趁热进行过滤，向过滤液中加入质量占比为0.36-0.40%的硫化钠，加热至63-68℃，搅拌均匀，超声处理10-15分钟，进行过滤，得到滤液；
（2）取128-130毫升步骤（1）制备得到的滤液，加入45-50毫升硝酸水溶液，搅拌均匀后，滴加氨水溶液调节体系pH值在5.0-5.3之间，在搅拌下，加入6.1-6.6克聚乙烯吡咯烷酮，持续搅拌25-30分钟，加入34-45毫升质量浓度为78-80%的乙醇溶液，水浴升温加热至40-42℃，以130-140转/分钟的速度持续搅拌3-4小时，然后自然降温，静置6-8小时，将静置物料转移至静电纺丝装置的贮液器中，施加17-18KV的电压，喷丝接收得到前驱丝，送入100-106℃干燥箱中，干燥3-4小时，得到干燥丝，置于高温电阻炉中，以5.5-5.8℃/分钟的速度升温至720-750℃，保温煅烧2.0-3.0小时，随炉自然冷却后，即得所述净化材料。
2.如权利要求1所述一种利用含锌废料制备工业废水处理的净化材料，其特征在于，步骤（1）所述EDTA-氢氧化钠混合水溶液中，氢氧化钠浓度为190-200克/升。
3.如权利要求1所述一种利用含锌废料制备工业废水处理的净化材料，其特征在于，步骤（1）所述EDTA-氢氧化钠混合水溶液中，EDTA浓度为0.36-0.40克/升。
4.如权利要求1所述一种利用含锌废料制备工业废水处理的净化材料，其特征在于，步骤（2）所述硝酸水溶液质量浓度为24-26%。
5.如权利要求1所述一种利用含锌废料制备工业废水处理的净化材料，其特征在于，步骤（2）所述氨水溶液质量浓度为24-28%。
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