申请日2016.01.18
公开(公告)日2016.04.06
IPC分类号B01J20/12; B01J20/30; C02F1/28
摘要
本发明公开了一种利用油页岩灰制备水处理剂的方法，依次包括以下步骤：将干燥油页岩灰与硫酸溶液混合均匀后，经微波辐照形成部分溶解的油页岩灰悬浊液;将其过滤后滤得的清夜中加入膨润土，搅拌8～12h，再用碳酸钠调节pH值到9～10，老化24～48h，过滤分离得到沉淀，将所述沉淀进行干燥，得到水处理剂。本发明利用废弃资源油页岩灰对膨润土进行改性制得水处理剂，具有强吸附能力，并在废水处理完成后容易分离，既能够有效利用废弃资源，又能完成水体环境的治理，适合推广应用。
权利要求书
1.一种利用油页岩灰制备水处理剂的方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
(1)将干燥油页岩灰研磨过80～100目筛，按照每克油页岩灰与6～10mL硫酸溶液混合的计量比，将所述油页岩灰加入到浓度为2～5mol/L的硫酸溶液中，搅拌均匀后，经400W～600W微波辐照20～30分钟，形成部分溶解的油页岩灰悬浊液;
(2)将所述油页岩灰悬浊液过滤，向滤得的清夜中加入膨润土，搅拌8～12h，其中，所述膨润土与所述油页岩灰的质量比为0.5～1:1;然后，用浓度为0.1～0.4mol/L的碳酸钠调节pH值到9～10，老化24～48h，过滤分离得到沉淀，再将所述沉淀进行干燥，得到水处理剂。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述膨润土为钙基膨润土或钠基膨润土。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述硫酸溶液的浓度为5mol/L。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述搅拌时间为10～20分钟。
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述微波辐照的条件为550W、30分钟。
6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述膨润土与所述油页岩灰的质量比为1:1。
7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述干燥为105℃烘干。
说明书
一种利用油页岩灰制备水处理剂的方法
技术领域
本发明涉及环境工程领域，尤其涉及一种利用油页岩灰制备水处理剂的方法。
背景技术
随着工业迅速发展，废水的种类和数量迅猛增加，对水体的污染也日趋广泛和严重，威胁人类的健康和安全。由于工业有机废水的成分更复杂，有些还有毒性，工业有机废水处理比城市污水处理更困难也更重要。
工业产生的高浓度有机废水中，酸、碱类众多，往往具有强酸或强碱性。主要有以下危害：一是需氧性危害：由于生物降解作用，高浓度有机废水会使受纳水体缺氧甚至厌氧，多数水生物将死亡，从而产生恶臭，恶化水质和环境。二是感观性污染：高浓度有机废水不但使水体失去使用价值，更严重影响水体附近人民的正常生活。三是致毒性危害：超高浓度有机废水中含有大量有毒有机物，会在水体、土壤等自然环境中不断累积、储存，最后进入人体，危害人体健康。
目前采用的处理方法主要有：(1)氧化-吸附法：高浓度废水稀释后用煤粉进行初步混凝、吸附处理，然后用Fenton试剂催化氧化和酸性凝聚，再用煤粉混凝、吸附。(2)焚烧法：焚烧法适用于处理高浓度有机废水。(3)吸附法：吸附法是用具有很强吸附能力的固体吸附剂，使废水中的一种或数种组分富集于固体表面的方法。常用的吸附剂有活性炭和树脂，活性炭再生和洗脱困难;树脂吸附具有实用范围广，不受废水中无机盐的影响，吸附效果好，洗脱和再生容易，性能稳定等优点，因而在超高浓度有机废水处理中，最常用的吸附剂为树脂吸附剂。树脂吸附法可用于处理含酚、苯胺、有机酸、硝基物、农药、染料中间体等废水，是一种处理有机废水的有效方法。
膨润土是以蒙脱石(Montmorillonite)为主要矿物的粘土岩。蒙脱石是一种含水的层状铝硅酸盐矿物，由两个硅氧四面体中间夹一个铝(镁)氧(氢氧)八面体组成，属于2：1型的三层粘土矿物。晶层间距离为0.96～2.14nm，这些纳米片层团聚在一起，形成几百纳米到几微米的粘土颗粒。膨润土有很强的阳离子交换能力， 利用这一特性，可以对膨润土进行改性，吸附废水中的有机物或者负载催化剂。现有技术中有大量文献报道对膨润土进行有机改性，但由于使用了有机物，增加了费用又带来新的有机污染废水。
油页岩又称油母页岩，是一种高灰分的固体可燃有机矿产。油页岩与石油、天然气和煤一样都是可燃有机物，有着重要的经济价值。据估算，每生产15万吨油页岩基油，将排放近300万吨的油页岩灰渣。油页岩灰渣中含有氧化铝、二氧化硅及稀土元素。随着油页岩的不断开发，油页岩产业面临着油页岩灰渣处理这个巨大的难题。堆积的油页岩灰渣一方面造成了严重的环境污染，另一方面也造成了资源的严重浪费。油页岩中伴生多种有色、稀有和稀土元素等多种有价元素，而这些元素在油页岩灰渣中得到了进一步富集，理论上来讲其可利用性程度较高。油页岩灰的主要成分是SiO2、A12O3、Fe2O3、CaO、MgO、TiO2等，目前对于油页岩灰的利用主要集中在：作为水泥、轻质砖的工业原料，受所添加的油页岩灰比例和水泥需求的限制，所处理的油页岩灰的量非常有限。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种利用油页岩灰制备水处理剂的方法，利用废弃资源油页岩灰对膨润土进行改性制得水处理剂，具有强吸附能力，并在废水处理完成后容易分离，既能够有效利用废弃资源，又能完成水体环境的治理，适合推广应用。
一种利用油页岩灰制备水处理剂的方法，依次包括以下步骤：
(1)将干燥油页岩灰研磨过80～100目筛，按照每克油页岩灰与6～10mL硫酸溶液混合的计量比，将所述油页岩灰加入到浓度为2～5mol/L的硫酸溶液中，搅拌均匀后，经400W～600W微波辐照20～30分钟，形成部分溶解的油页岩灰悬浊液;
(2)将所述油页岩灰悬浊液过滤，去除固体杂质，在滤得的清夜中加入膨润土，搅拌8～12h，其中，所述膨润土与所述油页岩灰的质量比为0.5～1:1;然后，用浓度为0.1～0.4mol/L的碳酸钠调节pH值到9～10，老化24～48h，过滤分离得到沉淀，再将所述沉淀进行干燥，得到水处理剂。
优选的技术方案中，所述膨润土为钙基膨润土或钠基膨润土。
优选的技术方案中，步骤(1)中，所述硫酸溶液的浓度为5mol/L。
优选的技术方案中，步骤(1)中，所述搅拌时间为10～20分钟。
优选的技术方案中，步骤(1)中，所述微波辐照的条件为550W、30分钟。
优选的技术方案中，步骤(2)中，所述膨润土与所述油页岩灰的质量比为1:1。
优选的技术方案中，步骤(2)中，所述干燥为105℃烘干。
本发明方法中，利用硫酸溶液在微波辐照的条件下将油页岩灰中的金属铁和铝等可溶性成分溶解在溶液中，进而将溶液中的可溶性阳离子交换到膨润土层间，再在碱性条件下老化，制备成水合物，最后烘干得到羟基氧化物柱撑的膨润土材料。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明充分利用油页岩灰中的铁、铝等金属成分，制备得到具有降解污染物的水处理剂，具有强吸附能力，并在废水处理完成后容易分离。本发明所用原材料为废弃资源，廉价易得，有效利用废弃资源，具有循环经济效益;本发明方法操作简单、安全，制备的产物又能实现水体环境的治理，经济环保，适合推广应用。