申请日2018.09.03
公开(公告)日2019.01.15
IPC分类号B01J20/18; B01J20/30; C02F1/28
摘要
本发明公开了一种用于污水处理的人工沸石吸附材料的制备方法，溶解：将原料焚烧灰加入碱性溶液后加热，进行溶解反应，溶解反应至溶液中的SiO2的溶出率在70%以上;结晶：在步骤(1)的溶解反应中加入偏铝酸纳进行结晶，结晶温度15～27℃，结晶时间为1.5小时，结晶过程中不断加入偏铝酸纳，使反应体系中的碱性溶液浓度保持在1.0N;干燥：将步骤(2)中结晶后的溶液过滤，脱水得到含水率35～41wt%的沸石膏体，然后沸石膏体用水洗净后干燥，得到所述人工沸石。本发明原材料来源广泛且质优价廉、性能稳定、吸附效果，满足着环保工程的污水处理和土壤调理的需要，可靠性高。
权利要求书
1.一种用于污水处理的人工沸石吸附材料的制备方法，其特征在于，
(1)溶解：将原料焚烧灰加入碱性溶液后加热，进行溶解反应，溶解反应至溶液中的SiO2的溶出率在70%以上;
(2)结晶：在步骤(1)的溶解反应中加入偏铝酸纳进行结晶，结晶温度15～27℃，结晶时间为1.5小时，结晶过程中不断加入偏铝酸纳，使反应体系中的碱性溶液浓度保持在1.0N;
(3)干燥：将步骤(2)中结晶后的溶液过滤，脱水得到含水率35～41wt%的沸石膏体，然后沸石膏体用水洗净后干燥，得到所述人工沸石。
2.根据权利要求1所述的一种用于污水处理的人工沸石吸附材料的制备方法，其特征在于，所述原料焚烧灰为只含有SiO2并含量在90wt%以上的稻谷壳灰、蔗渣灰、硅藻土、煤炭灰或纸制灰中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于污水处理的人工沸石吸附材料的制备方法，其特征在于，所述原料焚烧灰的粒径为400um以下，焚烧灰的制备方法如下：将原料放入到焚烧炉中进行焚烧，并不断进行搅拌即可制备得到，所述焚烧的温度为400℃以下，焚烧时间为18～27min。
4.根据权利要求1所述的一种用于污水处理的人工沸石吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碱性溶液的初始浓度为1～3N，焚烧灰的加入量为焚烧灰和碱性溶液总重量的20～38%。
5.根据权利要求1或4所述的一种用于 污水 处理的人工沸石吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碱性溶液为NaOH水溶液或KOH水溶液。
6.根据权利要求5所述的一种用于污水处理的人工沸石吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述溶解反应温度为47～52℃。
7.根据权利要求1所述的一种用于污水处理的人工沸石吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述偏铝酸纳为氢氧化铝与氢氧化钠在52℃条件下反应30分钟所得产物。
8.根据权利要求1或7所述的一种用于污水处理的人工沸石吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述氢氧化铝也可以为烧制过的制铝工厂排出的铝渣。
9.根据权利要求1所述的一种用于污水处理的人工沸石吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述干燥条件为70～98℃的低温干燥条件下，用热风进行间接干燥并均匀搅拌时，按照98～120Kg沸石/小时计算干燥时间。
说明书
一种用于污水处理的人工沸石吸附材料的制备方法
技术领域
本发明涉及吸附材料制备技术领域，具体是一种用于污水处理的人工沸石吸附材料的制备方法。
背景技术
2013年《Science》发表的文章估算，目前全世界仍有超过一亿人饮用高砷地下水，我国有1960万人口受高砷地下水影响，上百万口地下井水水质亟待处理解决。
目前，国内外处理含砷废水的方法主要有沉淀法、离子交换法、生物法、膜法、电凝聚法、吸附法等。这些方法均有其自身的特点，有其优缺点。例如，沉淀法除砷技术较为完善，应用较为广泛，但它处理后会产生大量废渣，造成二次污染，而且除砷效率低，难以满足饮用水水质要求。又如，吸附法是利用吸附剂提供的大比表面积，通过砷污染物与吸附剂间较强的亲和力达到净化除砷的目的。吸附法由于简单易行、去除效果好、且能吸附污水中的氨氮、重金属、氟、放射性物质、含氧酸阴离子、磷等等，对环境不产生或很少产生二次污染，且吸附材料来源广泛、价格低廉、可重复使用等优势而备受人们关注。
天然沸石是一种非常廉价的非金属矿物，沸石资源在我国储量丰富、成本低廉，因具有独特的架状结构而表现出良好的选择吸附和离子交换性能，在废水处理中已被广泛应用，利用沸石可以有效吸附污水中低浓度氨氮、砷、重金属、氟、放射性物质、含氧酸阴离子、磷等有害物质，是一种有前景的方法，然而目前的天然沸石随着人类的开采，已经越来越少，因此，着力研究一种人工沸石来代替天然沸石的使用，已经迫在眉睫。
本发明，将农产品加工废弃物的植物燃烧灰进行处理，变废为宝，获取质优价廉、性能稳定、效果显著的新型人工沸石，再以此为主料生产出应用于环保工程的污水处理剂和土壤调理剂，既实现农业废弃物资源再生综合利用，同时还为促进人与生态环境进一步可持续发展开辟有效途径。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于污水处理的人工沸石吸附材料的制备方法，采用主要成分是SiO2的焚烧灰为主要原料在碱性溶液经过水热反应制备得到，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于污水处理的人工沸石吸附材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)溶解：将原料焚烧灰加入碱性溶液后加热，进行溶解反应，溶解反应至溶液中的SiO2的溶出率在70%以上;
(2)结晶：在步骤(1)的溶解反应中加入偏铝酸纳进行结晶，结晶温度15～27℃，结晶时间为1.5小时，结晶过程中不断加入偏铝酸纳，使反应体系中的碱性溶液浓度保持在1.0N;
(3)干燥：将步骤(2)中结晶后的溶液过滤，脱水得到含水率35～41wt%的沸石膏体，然后沸石膏体用水洗净后干燥，得到所述人工沸石。
作为本发明进一步的方案：所述原料焚烧灰为只含有SiO2并含量在90wt%以上的稻谷壳灰、蔗渣灰、硅藻土、煤炭灰或纸制灰中的一种或几种。
作为本发明进一步的方案：所述原料焚烧灰的粒径为400um以下，焚烧灰的制备方法如下：将原料放入到焚烧炉中进行焚烧，并不断进行搅拌即可制备得到，所述焚烧的温度为400℃以下，焚烧时间为18～27min。
作为本发明进一步的方案：步骤(1)中，所述碱性溶液的初始浓度为1～3N，焚烧灰的加入量为焚烧灰和碱性溶液总重量的20～38%。
作为本发明进一步的方案：步骤(1)中，所述碱性溶液为NaOH水溶液或KOH水溶液。
作为本发明进一步的方案：步骤(1)中，所述溶解反应温度为47～52℃。
作为本发明进一步的方案：步骤(2)中，所述偏铝酸纳为氢氧化铝与氢氧化钠在52℃条件下反应30分钟所得产物。
作为本发明进一步的方案：步骤(2)中，所述氢氧化铝也可以为烧制过的制铝工厂排出的铝渣。
作为本发明再进一步的方案：步骤(3)中，所述干燥条件为70～98℃的低温干燥条件下，用热风进行间接干燥并均匀搅拌时，按照98～120Kg沸石/小时计算干燥时间。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
所述一种用于污水处理的人工沸石吸附材料的制备方法，以SiO2的焚烧灰为主要原料在碱性溶液经过水热反应制备得到，工艺简单，原材料来源广泛，变废为宝，且质优价廉、性能稳定、吸附效果，满足着环保工程的污水处理和土壤调理的需要，可靠性高。