CN113620647A - 一种蒸压养护下铜离子吸附用粉煤灰沸石陶粒的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属粉煤灰陶粒制备技术领域，为解决目前粉煤灰沸石合成时间较长、生产投入高、能耗大等问题，提供一种蒸压养护下粉煤灰陶粒的制备方法，将粉煤灰、凹凸棒土、水泥分别研磨后过筛，混合后造粒机中造粒，造粒过程中将碱性激活剂以雾状喷洒到粉状物料上使其均匀成球，完成后先将陶粒坯体在常温下养护至恒重，陶粒坯体干燥后筛分，筛分所得陶粒常温下养护18h，恒温175℃恒压1MPa下养护8h，得粉煤灰沸石陶粒；所得粉煤灰陶粒筒压强度达到4.2MPa用于对铜离子模拟废液进行吸附实验，铜离子浓度为50mg/L，pH为6，粉煤灰沸石陶粒的添加量为50g/L，3h恒温吸附试验后，粉煤灰沸石陶粒对铜离子的最佳吸附效率达97%。
Description
技术领域
本发明属于粉煤灰陶粒制备技术领域，具体涉及一种蒸压养护下铜离子吸附用粉煤灰沸石陶粒的制备方法及其应用。
背景技术
粉煤灰作为煤炭燃烧产生的固体废弃物，在我国产量巨大，且大量粉煤灰的堆积不仅造成了土地资源的浪费，粉煤灰的露天堆积还会产生大量扬尘，对环境污染严重，与发达国家相比，我国粉煤灰的利用率较低并且主要用于混凝土掺合料、路基填料等低附加值领域。在高附加值领域的应用多为从粉煤灰中提取氧化硅、氧化铝、合成陶瓷材料和沸石分子筛等。由于粉煤灰具有比表面积大、持水率高等物理性质，将粉煤灰用作吸附剂也存在很大的应用潜力。
粉煤灰陶粒作为一种轻质集料，多用于生产陶粒砌块等墙体材料或作为吸附剂使用，此前国内陶粒大多使用焙烧法制备，此法存在投资大、能耗高、成本较高等缺点，目前国内对于运用免烧法来制备粉煤灰陶粒仍处于研制阶段，免烧法克服了焙烧法制备陶粒成本高、能耗高的缺点，从而得到了广泛的关注。
由于电镀、冶炼、五金、化工、矿山开采等工业生产，大量含铜废水不能到很好的处理，对环境和人体造成了很大危害。目前含铜废水的处理多采用离子交换法、吸附法、电解法和化学沉降法等．吸附法工艺简单，吸附剂可重复使用，尤其对低浓度重金属离子进行深度处理方面具有独特的优势。
申请号为201810159795.9，发明名称为一种五价砷（As（V））吸附剂X型沸石的合成方法，该专利公开了一种五价砷（As（V））吸附剂X型沸石的合成方法，该方法将低铝粉煤灰和氢氧化钠颗粒混合并研磨均匀，煅烧；将混合物自然冷却后放于聚四氟乙烯反应釜中进行水热反应合成沸石后用于对五价砷（As（V））进行吸附实验。该粉煤灰沸石的合成工艺较为复杂且合成的粉煤灰为粉状，存在回收困难、难以循环利用等问题，将其用于废水处理时还需再次进行造粒。
发明内容
本发明为了解决目前粉煤灰沸石合成时间较长、生产投入高、能耗大等问题，提供了一种蒸压养护下铜离子吸附用粉煤灰沸石陶粒的制备方法及其应用，在蒸压养护条件下提供的充足的蒸汽氛围下增强粉煤灰陶粒的强度，同时利用蒸汽提供的高温实现粉煤灰向沸石的转变，在粉煤灰陶粒表面原位合成沸石，使粉煤灰陶粒强度的增加和沸石的合成在蒸压养护条件下同时实现。降低了生产投入、减小了能耗，为粉煤灰的沸石化提供了更经济的方法。
本发明由如下技术方案实现的：一种蒸压养护下铜离子吸附用粉煤灰沸石陶粒的制备方法，以粉煤灰为主料，凹凸棒土为粘结剂，水泥为外加剂，将粉煤灰、凹凸棒土、水泥分别研磨后过200目筛，筛分得到的粉末混合后倒入造粒机中造粒，在造粒过程中将碱性激活剂以雾状喷洒到粉状物料上使其均匀成球，造粒完成后先将陶粒坯体在常温下养护一段时间，待陶粒坯体干燥后进行筛分，筛分得到的粒径为5~10mm陶粒在常温下继续进行12~18h的凝胶化反应后放入蒸压养护釜养护6~12h，得到粉煤灰沸石陶粒；
其中：所述粉煤灰、凹凸棒土、水泥的质量比为8：1：1；
所述碱性激活剂为50mL模数为3.2的水玻璃溶液加入到250mL氢氧化钠溶液混合后配制的复合激发剂；氢氧化钠溶液的原浓度为6mol/L、8mol/L或10mol/L。优选氢氧化钠溶液的原浓度为8mol/L。
将养护完成后的陶粒样品多次水洗涤至中性，然后在0.1mol/L稀盐酸溶液中浸泡6h，将沸石孔道中的杂质溶出，之后再用去离子水洗涤，将洗涤后的陶粒于干燥箱中进行干燥。
利用所述制备方法得到的粉煤灰陶粒处理铜离子废水的方法，具体处理方法为：将所制备的粉煤灰陶粒按照50 g/L添加入铜离子废液中，铜离子浓度为50mg/L，pH为6，在转速为400r/min的搅拌速率下恒温吸附3h。
为探究碱激发粉煤灰陶粒在不同养护条件下的晶体结构变化，对制备的粉煤灰陶粒坯体设置了常温养护、蒸汽养护、蒸压养护三种不同的养护制度，观察在不同养护条件下粉煤灰筒压强度变化和沸石化情况。将养护完成后的陶粒样品洗涤多次至中性后与于稀盐酸溶液中浸泡以便于将沸石孔道中的杂质溶出，之后再用去离子水洗涤，将洗涤后的陶粒于干燥箱中进行干燥，将干燥后的粉煤灰陶粒用于对Cu2+进行吸附试验。
本发明所涉及的粉煤灰陶粒制备及后期养护过程都是在碱性环境下进行的，碱性环境不但能很好的激发粉煤灰的火山灰活性，而且可以将粉煤灰中的硅铝得等活性物质溶出，为实现沸石的合成提供必要条件，碱性溶液在造粒的过程中以雾态的形式加入，不仅有助于造粒成球，还能使溶液喷洒更加均匀使得粉煤灰和碱性激活剂之间的反应更容易完成。造粒成球后的粉煤灰坯体在经过一段时间的恒温养护后，再将陶粒放入蒸压养护釜中进行蒸压养护，在蒸压氛围下水蒸气被压入陶粒内部，为粉煤灰向沸石转化提供了充足水分子环境，促进了无定形凝胶向沸石的转变。反应机理为在碱性环境下粉煤灰中的硅铝等活性物质溶出，溶出后的硅铝酸盐会解聚为硅铝四面体单体，在恒温养护下剩余的硅铝酸盐与硅铝四面体之间再次重新排列并缩聚形成凝胶相（沸石前驱体），在经过一定陈化时间后在高温蒸汽环境下硅铝酸盐凝胶结晶形成沸石。
与现有技术相比，本发明具备如下优点：
在利用蒸压养护釜中的高温蒸汽对粉煤灰陶粒进行养护增强的同时在陶粒表面原位合成沸石，比起传统水热法缩短了合成时间，降低成本。在粉煤灰陶粒上合成沸石避免了粉状沸石难以回收利用的缺点。利用氢氧化钠和水玻璃做复合激发剂，提升了粉煤灰陶粒的筒压强度的同时保证了沸石的合成。合成的粉煤灰陶粒不仅强度高且对Cu2+吸附效果显著。
附图说明
图1为本发明所述蒸压法合成粉煤灰沸石陶粒的合成方法流程图；
图2为本发明实施例5的粉煤灰陶粒的XRD图；
图3为本发明实施例6的粉煤灰陶粒的XRD图；
图4为本发明实施例1-4所述在不同碱性激活剂激发下合成的粉煤灰沸石陶粒的XRD图；
图5为本发明实施例7提供的在不同吸附剂投加量下粉煤灰沸石陶粒处理含Cu2+模拟废水的吸附容量和吸附效率图。
具体实施方法
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；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。
实施例1：一种蒸压养护下铜离子吸附用粉煤灰沸石陶粒的制备方法，具体步骤如下：
（1）物料混合：以粉煤灰为主料，凹凸棒土为粘结剂，水泥为外加剂，将粉煤灰、凹凸棒土、水泥按照质量比为8：1：1分别研磨后过200目筛，筛分得到的粉末混合后倒入造粒机中造粒；
（2）碱性激发剂的配制：称取72g的氢氧化钠颗粒溶于300mL的去离子水中配制浓度为6mol/L的NaOH溶液；
（3）造粒：在造粒过程中将碱性激发剂以雾状喷洒到粉状物料上使其均匀成球，造粒完成后将陶粒坯体在常温下养护至恒重；
（4）将干燥后具有一定初期强度的陶粒胚体过筛，筛取粒径为5~10mm的颗粒于室温下继续进行12~18h的凝胶化反应；
（5）将陶粒置于蒸压养护釜中进行8h的蒸压养护（175℃、1MPa）；得到粉煤灰沸石陶粒。
实施例2：一种蒸压养护下铜离子吸附用粉煤灰沸石陶粒的制备方法，所述实验步骤与实施例1相同，区别在于步骤2中的碱性激发剂为将96g的氢氧化钠颗粒溶于300mL的去离子水中配制浓度为8mol/L的NaOH溶液。
实施例3：一种蒸压养护下铜离子吸附用粉煤灰沸石陶粒的制备方法，所述实验步骤与实施例1相同，区别在于步骤2中的碱性激发剂为将120g的氢氧化钠颗粒溶于300mL的去离子水中配制浓度为10mol/L的NaOH溶液。
实施例4：一种蒸压养护下铜离子吸附用粉煤灰沸石陶粒的制备方法，所述实验步骤与实施例1相同，区别在于步骤2中的碱性激发剂为将50mL模数为3.2的水玻璃和250mL、8mol/L的NaOH溶液混合作为复合激发剂。
对实施例1~4的粉煤灰陶粒进行X射线衍射分析。其XRD图如图4所示，从图中可以看出，在蒸压养护条件下经碱激发后的陶粒中有属于方沸石的特征衍射峰，且随着NaOH浓度的升高其衍射峰强度不断升高，由于在碱性激发剂的作用下粉煤灰中的活性SiO2和Al2O3溶出经地质聚合反应形成N-A-S-H凝胶，并在高温蒸汽下晶化形成方沸石。
对实施例1~4的粉煤灰陶粒进行筒压强度测定。将粉煤灰陶粒置于承压筒（内径115mm，高度100mm），以300N/s的加荷速度下压至20mm处时得其筒压强度值，实施例1-4所得粉煤灰陶粒的筒压强度分别为3.4、3.6、3.9、4.2MPa，显然，实施例4用复合激活剂制备的陶粒已达到优质陶粒的筒压强度标准。
实施例5：本实施例具体对粉煤灰沸石化过程中的反应进行探究，对实施例4以氢氧化钠和水玻璃复合激活剂做激活剂制备的粉煤灰陶粒进行常温养护，观察不同养护条件下粉煤灰陶粒的沸石化情况。所述实验步骤与实施例4相同，区别在于步骤5为在常温下进行自然养护。
对本实施例所制备的在复合激活剂下常温养护后的粉煤灰陶粒进行X射线衍射分析。其XRD图如图2所示，结果表明常温养护条件下粉煤灰中的无定形硅铝酸盐不能得到很好的活化，衍射峰较多且杂乱。
实施例6：本实施例对在复合激发剂下制备的粉煤灰陶粒进行蒸汽养护，所述实验步骤与实施例4相同，区别在于步骤5为在90℃下进行蒸汽养护8h。
对本实施例所制备的在复合激活剂下蒸汽养护后的粉煤灰陶粒进行X射线衍射分析。其XRD图如图3所示，结果显示在90℃蒸汽养护8h后粉煤灰中的硅铝酸盐还是处于凝胶状态，没有出现有关沸石的衍射峰。
实施例7：本实施例提供一种蒸压养护条件下粉煤灰沸石陶粒的制备方法及其吸附效率研究。
步骤1：原料混合，按照质量比为8：1：1称取粉煤灰、凹凸棒土和硫铝酸盐水泥，分别研磨后过200目筛，混合均匀后倒入造粒机。
步骤2：碱性激活剂的配制，将50mL模数为3.2的水玻璃和250mL、8mol/L的NaOH溶液混合作为复合激发剂。
步骤3：将混合均匀后的原料倒入造粒机中进行造粒，在造粒过程中将配置好的碱性激活剂以雾状喷洒到粉状物料上使其均匀成球，造粒完成后将陶粒坯体在常温下养护至恒重。
步骤4：将干燥后具有一定初期强度的陶粒胚体过筛，筛取粒径为5~10mm的颗粒于室温下继续进行12~18h的凝胶化反应。
步骤5：将陶粒于恒定温度175℃、恒定压力1MPa的蒸压养护釜中进行8h的蒸压养护。
步骤6：将养护完成后的陶粒样品洗涤多次至中性后与于0.1mol/L稀盐酸溶液中浸泡6h以便于将沸石孔道中的杂质溶出，之后再用去离子水洗涤，将洗涤后的陶粒于60℃恒温干燥箱中干燥6h。
步骤7：Cu2+的模拟废液的配制方法，称取3.9281g硫酸铜(CuSO4·5H2O)溶于少量水中，滴入5mL硫酸后移入1000ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀配制浓度为1g/L的Cu2+溶液后再将其稀释为50mg/L备用。
步骤8：取100mL含Cu2+浓度为50mg/L的溶液于烧杯中，粉煤灰陶粒的添加量分别为5、10、15、20、25、30、35、40、45、50g/L，在转速为400r/min的搅拌速率下恒温吸附3h后用2，9二甲基-1，10-菲啰啉分光光度法在457nm测定其吸光度来计算浓度，并用以下公式计算吸附容量和吸附效率：
式中：qe表示吸附容量(mg/g)，R表示吸附效率(%)，C0和Ce分别表示溶液的初始浓度和吸附平衡时的浓度(mg/L)，V为溶液体积(L)，m代表吸附剂的用量(g)。
其吸附容量和吸附效率如图5所示，结果显示，随着陶粒投加量的增加，Cu2+的去除率从19%增加至97%，这由于更多陶粒的加入提供了更多的吸附位点使得去除率增加，同时更多的陶粒中含有更多的沸石可以与Cu2+进行阳离子交换，增加去除率，但随着陶粒投加量的增加，吸附量却不断减小，是由于增加陶粒投加量后会使陶粒与Cu2+的接触面积增加，沸石的利用率降低导致单位吸附量减小。
本发明所涉及的粉煤灰陶粒制备及后期养护过程都是在碱性环境下进行的，碱性环境不但能很好的激发粉煤灰的火山灰活性，而且可以将粉煤灰中的硅铝得等活性物质溶出，为实现沸石的合成提供必要条件，碱性溶液在造粒的过程中以雾态的形式加入，不仅有助于造粒成球，还能使溶液喷洒更加均匀使得粉煤灰和碱性激活剂之间的反应更容易完成。造粒成球后的粉煤灰坯体在经过一段时间的恒温养护后，再将陶粒放入蒸压养护釜中进行蒸压养护，在蒸压氛围下水蒸气被压入陶粒内部，为粉煤灰向沸石转化提供了充足水分子环境，促进了无定形凝胶向沸石的转变。反应机理为在碱性环境下粉煤灰中的硅铝等活性物质溶出，溶出后的硅铝酸盐会解聚为硅铝四面体单体，在恒温养护下剩余的硅铝酸盐与硅铝四面体之间再次重新排列并缩聚形成凝胶相（沸石前驱体），在经过一定陈化时间后在高温蒸汽环境下硅铝酸盐凝胶结晶形成沸石。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (5)
1.一种蒸压养护下铜离子吸附用粉煤灰沸石陶粒的制备方法，其特征在于：以粉煤灰为主料，凹凸棒土为粘结剂，水泥为外加剂，将粉煤灰、凹凸棒土、水泥分别研磨后过200目筛，筛分得到的粉末混合后倒入造粒机中造粒，在造粒过程中将碱性激活剂以雾状喷洒到粉状物料上使其均匀成球，造粒完成后先将陶粒坯体在常温下养护至恒重，待陶粒坯体干燥后进行筛分，筛分得到的陶粒在常温下继续养护12~18h后放入蒸压养护釜175℃、1MPa下养护6~12h，得到粉煤灰沸石陶粒；
其中：所述粉煤灰、凹凸棒土、水泥的质量比为8：1：1；
所述碱性激活剂为50mL模数为3.2的水玻璃溶液加入到250mL氢氧化钠溶液混合后配制的复合激发剂；氢氧化钠溶液的原浓度为6mol/L、8mol/L或10mol/L。
2.根据权利要求1所述的一种蒸压养护下铜离子吸附用粉煤灰沸石陶粒的制备方法，其特征在于：将养护完成后的陶粒样品多次水洗涤至中性，然后在0.1mol/L稀盐酸溶液中浸泡6h，将沸石孔道中的杂质溶出，之后再用去离子水洗涤，将洗涤后的陶粒于干燥箱中进行干燥。
3.根据权利要求1所述的一种蒸压养护下铜离子吸附用粉煤灰沸石陶粒的制备方法，其特征在于：陶粒粒径为5~10mm。
4.根据权利要求1所述的一种蒸压养护下铜离子吸附用粉煤灰沸石陶粒的制备方法，其特征在于：所述氢氧化钠溶液的原浓度为8mol/L。
5.利用权利要求1所述制备方法得到的粉煤灰陶粒处理铜离子废水的方法，其特征在于：具体处理方法为：将所制备的粉煤灰陶粒按照50 g/L添加入铜离子废液中，铜离子浓度为50mg/L，pH为6，在转速为400r/min的搅拌速率下恒温吸附3h。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114272910A (zh) * | 2021-11-15 | 2022-04-05 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 粉煤灰基多孔地质聚合物-沸石复合材料、制备及应用 |
| CN114307982A (zh) * | 2022-01-14 | 2022-04-12 | 山东高速环保科技有限公司 | 一种用于静态水体修复的复合基改性粉煤灰颗粒的制备方法 |
| CN115090276A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-09-23 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 一种原位负载x型沸石多孔地质聚合物、制备方法及应用 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61174945A (ja) * | 1985-01-30 | 1986-08-06 | Kitakiyuushiyuu Kogai Gijutsu Center:Kk | 金属イオンの選択吸着剤 |
| CN105000907A (zh) * | 2015-08-17 | 2015-10-28 | 长沙鼎成新材料科技有限公司 | 一种轻质陶粒废水处理的方法 |
| CN105060923A (zh) * | 2015-08-17 | 2015-11-18 | 长沙鼎成新材料科技有限公司 | 一种用于废水处理的轻质免烧陶粒及其制备方法 |
| CN106082731A (zh) * | 2016-01-12 | 2016-11-09 | 重庆昊磐节能科技股份有限公司 | 一种粉煤灰免烧高强陶粒及其制备方法 |
| CN106362680A (zh) * | 2016-09-30 | 2017-02-01 | 东莞深圳清华大学研究院创新中心 | 一种免烧粉煤灰基地质聚合物高性能吸附材料制备方法 |
| CN109111207A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-01-01 | 安徽建筑大学 | 一种多孔除磷陶粒及其制备方法 |
-
2021
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61174945A (ja) * | 1985-01-30 | 1986-08-06 | Kitakiyuushiyuu Kogai Gijutsu Center:Kk | 金属イオンの選択吸着剤 |
| CN105000907A (zh) * | 2015-08-17 | 2015-10-28 | 长沙鼎成新材料科技有限公司 | 一种轻质陶粒废水处理的方法 |
| CN105060923A (zh) * | 2015-08-17 | 2015-11-18 | 长沙鼎成新材料科技有限公司 | 一种用于废水处理的轻质免烧陶粒及其制备方法 |
| CN106082731A (zh) * | 2016-01-12 | 2016-11-09 | 重庆昊磐节能科技股份有限公司 | 一种粉煤灰免烧高强陶粒及其制备方法 |
| CN106362680A (zh) * | 2016-09-30 | 2017-02-01 | 东莞深圳清华大学研究院创新中心 | 一种免烧粉煤灰基地质聚合物高性能吸附材料制备方法 |
| CN109111207A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-01-01 | 安徽建筑大学 | 一种多孔除磷陶粒及其制备方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 区杨萌: "《蒸压养护地聚物的研究》", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》 * |
| 王宝民等: "粉煤灰资源的综合利用研究", 《建材技术与应用》 * |
| 邹正禹等: "《粉煤灰免烧陶粒制备及其重金属废水净化性能》", 《环境工程学报》 * |
| 邹正禹等: "粉煤灰免烧陶粒制备及其重金属废水净化性能", 《环境工程学报》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114272910A (zh) * | 2021-11-15 | 2022-04-05 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 粉煤灰基多孔地质聚合物-沸石复合材料、制备及应用 |
| CN114307982A (zh) * | 2022-01-14 | 2022-04-12 | 山东高速环保科技有限公司 | 一种用于静态水体修复的复合基改性粉煤灰颗粒的制备方法 |
| CN115090276A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-09-23 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 一种原位负载x型沸石多孔地质聚合物、制备方法及应用 |
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