本發明涉及一種利用電石爐氣粉塵制備含鉻廢水凈化劑的方法，還涉及所述方法制備得到的含鉻廢水凈化劑，屬于電石爐氣粉塵的綜合利用領域。
背景技術：
“十二五”期間，中國電石行業在聚氯乙烯、1,4-丁二醇等下游行業的快速發展帶動下，電石產能再次進入飛速增長期。截至2015年末，中國國內電石企業255余家，產能達到4500萬t/年。其中，技術裝備水平高、節能環保效果顯著的密閉式電石爐產能達到3552萬t/年。采用密閉電石爐生產1t電石副產爐氣約400Nm3，爐氣中含有質量濃度為130～200g/Nm3的粉塵，因此電石爐氣粉塵的排放量巨大。由于粉塵密度較輕、黏度較大、粒度較細，具有較大的比表面積；粉塵中含有較多的焦炭粉塵，磨蝕性較強；粉塵中比電阻較大，治理難度比較大，目前尚未得到有效利用。電石爐氣粉塵屬于工業廢棄物，直接排放對環境危害較大，必須對其加以回收并進行高值化利用。
大量被舍棄的電石爐氣粉塵占用一定土地，并容易對周圍環境造成一定污染。隨著電石產能規模加大，這種污染將變得越來越嚴重。如何提高電石爐氣粉塵的綜合利用率及其附加值，成為當前亟待解決的關鍵科技問題。隨著電石工業的蓬勃發展，電石爐氣粉塵的處理成為各電石生產企業所面臨的巨大難題，環保要求水平的不斷提高和資源綜合利用技術的發展，使得人們在研究電石產品合理利用的同時，迫切需要進行電石爐氣粉塵處理技術的研究，對電石爐氣粉塵進行高值化的開發利用，以實現資源的綜合利用。
目前對電石爐氣粉塵的利用研究較少，尤其利用電石爐氣粉塵制備含鉻廢水凈化劑技術尚未見報道。因此，開發一種利用電石爐氣粉塵制備需求量較大的含鉻廢水凈化劑技術，發展前景廣闊。
技術實現要素：
本發明所要解決的第一個技術問題是提供一種利用電石爐氣粉塵制備含鉻廢水凈化劑的方法，該方法操作簡單，原料來源廣泛，制備成本低；
本發明所要解決的另一個技術問題是提供一種所述方法制備得到的含鉻廢水凈化劑以及其在脫除含鉻廢水中鉻的應用。
為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：
本發明首先公開了一種利用電石爐氣粉塵制備含鉻廢水凈化劑的方法，包括以下步驟：(1)將電石爐氣粉塵與酸液混合，進行攪拌酸化，然后過濾，得到濾渣；(2)將濾渣烘干，進行焙燒，然后冷卻，洗滌，干燥，即得。
其中，步驟(1)按照質量比計，電石爐氣粉塵：酸液＝1：3-5。所述酸液為鹽酸、硫酸、硝酸或磷酸中的任意一種或一種以上按照任意比例組成的混合物，優選為磷酸；進一步優選的，按照質量百分比計，所述酸液的濃度為60-90％，更優選為85％。所述電石爐氣粉塵來源于密閉電石爐的爐氣除塵系統，屬于工業廢棄物；優選的，按照質量百分比計，步驟(1)所述電石爐氣粉塵的化學成分及其含量為：CaO占比35-40％，C占比30-38％，SiO2占比13-17％，Fe2O3占比0.5-1.5％，Al2O3占比5-10％，其它成分占比3-5％；更為優選的，按照質量百分比計，步驟(1)所述電石爐氣粉塵的化學成分及其含量為：CaO占比38.2％，C占比33.6％，SiO2占比15.3％，Fe2O3占比0.86％，Al2O3占比7.3％，其它成分占比4.74％。本發明對電石爐氣粉塵沒有特殊限制，凡是來源于密閉電石爐的爐氣除塵系統的電石爐氣粉塵均適用于本發明。
本發明所述方法中，步驟(1)所述攪拌酸化的溫度為80-100℃，優選為90℃，所述攪拌酸化的時間為2-5h，優選為3.5h。步驟(2)所述烘干的溫度為105-110℃；所述干燥的溫度為105-110℃；優選的，按照質量百分比計，干燥至干燥后產物的水份含量＜1％。步驟(2)所述洗滌為洗滌至焙燒冷卻后的濾渣的pH值為6-7；優選的，所述洗滌為采用15-50℃的水進行洗滌；更優選的，所述洗滌為采用25-30℃的水進行洗滌。
步驟(2)所述焙燒的溫度為600-950℃，優選為800-900℃；所述焙燒的時間為1-3h，優選為2h。
本發明進一步公開了所述方法制備得到的含鉻廢水凈化劑。
所述含鉻廢水凈化劑的孔容為0.2-0.5cm3/g，優選為0.35cm3/g。
本發明所制備的含鉻廢水凈化劑能夠應用于脫除含鉻廢水中的鉻，包括：將所述含鉻廢水凈化劑加入含鉻廢水中，攪拌，靜置，然后過濾，即得；優選的，所述含鉻廢水凈化劑的用量為：每500mL含鉻廢水中加入7g含鉻廢水凈化劑；所述攪拌的溫度為40-60℃，優選為50℃，所述攪拌的時間為20-40min，優選為30min；所述靜置的時間為1.0-2.0h，優選為1.5h。本發明所述含鉻廢水凈化劑的用量以及在脫除含鉻廢水中鉻過程中的攪拌溫度、時間以及靜置時間等，均可以根據實際需要進行相應的調整。
本發明所制備的含鉻廢水凈化劑脫除含鉻廢水中鉻的原理為：擴散-吸附。本發明所述含鉻廢水凈化劑，對含鉻廢水中鉻的脫除效率高，可達90％以上，而且凈化劑與母液的分離效果較好。
本發明技術方案與現有技術相比，具有以下有益效果：
本發明利用電石爐氣粉塵制備含鉻廢水凈化劑，電石爐氣粉塵的預處理工藝簡單，易于控制；原料來源廣泛，屬于廢物的深層加工利用，有利于降低制備成本。本發明所制備的含鉻廢水凈化劑的除鉻效率高，與母液的分離效果好。本發明實現充分合理的利用電石爐氣粉塵，既變廢為寶，又可保護環境，符合國家能源資源利用政策，具有重要的經濟、環境和社會效益。
具體實施方式
下面結合具體實施例來進一步描述本發明，本發明的優點和特點將會隨著描述而更為清楚。但是應理解所述實施例僅是范例性的，不對本發明的范圍構成任何限制。本領域技術人員應該理解的是，在不偏離本發明的精神和范圍下可以對本發明技術方案的細節和形式進行修改或替換，但這些修改或替換均落入本發明的保護范圍。
實施例1
1、含鉻廢水凈化劑的制備
將電石爐氣粉塵(電石爐氣粉塵來源于密閉電石爐的爐氣除塵系統，按照質量百分比計，所述電石爐氣粉塵的化學成分為：CaO占比38.2％，C占比33.6％，SiO2占比15.3％，Fe2O3占比0.86％，Al2O3占比7.3％，其它成分占比4.74％)與重量濃度為85％的磷酸溶液按質量比1：4加入攪拌、混合處理裝置中，在90℃的溫度下進行攪拌酸化3.5h，酸化結束后進行過濾，然后在105℃溫度下進行烘干，將烘干后的電石爐氣粉塵在900℃溫度下焙燒活化處理2h，冷卻后用25℃的水進行洗滌，直到洗液pH為中性(pH值為6-7)，以除去酸類化合物，最后將其置于電熱恒溫干燥中，在105℃溫度的恒溫條件下進行干燥(按照質量百分比計，干燥至干燥后產物的水份含量＜1％)，即制成含鉻廢水凈化劑成品，所述含鉻廢水凈化劑的孔容為0.35cm3/g。
2、應用本實施例制備的含鉻廢水凈化劑脫除水體中鉻的試驗
(1)、試驗方法
稱取7g該含鉻廢水凈化劑加入500mL的含鉻廢水中，在溫度50℃下攪拌精制30min，靜置沉淀1.5h后過濾，即可實現鉻的脫除。
本發明利用紫外可見分光光度計，采用比色法測出鉻的殘留濃度，計算鉻的去除率：Y＝[(A0-Ai)/A0]100％。
式中：Y為去除率；A0為吸附前鉻的吸光度；Ai為吸附后殘留鉻的吸光度。
(2)、試驗結果
經測定，使用該含鉻廢水凈化劑可使含鉻廢水中鉻的脫除率達97％。
實施例2
1、含鉻廢水凈化劑的制備
將電石爐氣粉塵(電石爐氣粉塵來源于密閉電石爐的爐氣除塵系統，按照質量百分比計，所述電石爐氣粉塵的化學成分及其含量為：CaO占比38.2％，C占比33.6％，SiO2占比15.3％，Fe2O3占比0.86％，Al2O3占比7.3％，其它成分占比4.74％)與重量濃度為60％的鹽酸溶液按質量比1：3加入攪拌、混合處理裝置中，在80℃的溫度下進行攪拌酸化2h，酸化結束后進行過濾，然后在105℃溫度下進行烘干，將烘干后的電石爐氣粉塵在600℃溫度下焙燒活化處理1h，冷卻后采用30℃的水進行洗滌，直到洗液pH為中性(pH值為6-7)，以除去酸類化合物，最后將其置于電熱恒溫干燥中，在105℃溫度的恒溫條件下進行干燥(按照質量百分比計，干燥至干燥后產物的水份含量＜1％)，即制成含鉻廢水凈化劑成品，所述含鉻廢水凈化劑的孔容為0.2cm3/g。
2、應用本實施例制備的含鉻廢水凈化劑脫除水體中鉻的試驗
(1)、試驗方法
稱取7g該含鉻廢水凈化劑加入500mL的含鉻廢水中，在溫度50℃下攪拌精制30min，靜置沉淀1.5h優選的數值后過濾，即可實現鉻的脫除。
本發明利用紫外可見分光光度計，采用比色法測出鉻的殘留濃度，計算鉻的去除率：Y＝[(A0-Ai)/A0]100％。
式中：Y為去除率；A0為吸附前鉻的吸光度；Ai為吸附后殘留鉻的吸光度。
(2)、試驗結果
經測定，使用該含鉻廢水凈化劑可使含鉻廢水中鉻的脫除率達90％。
實施例3
1、含鉻廢水凈化劑的制備
將電石爐氣粉塵(電石爐氣粉塵來源于密閉電石爐的爐氣除塵系統，按照質量百分比計，所述電石爐氣粉塵的化學成分及其含量為：CaO占比38.2％，C占比33.6％，SiO2占比15.3％，Fe2O3占比0.86％，Al2O3占比7.3％，其它成分占比4.74％)與重量濃度為90％的硫酸溶液按質量比1：5加入攪拌、混合處理裝置中，在100℃的溫度下進行攪拌酸化5h，酸化結束后進行過濾，然后在110℃溫度下進行烘干，將烘干后的電石爐氣粉塵在950℃溫度下焙燒活化處理3h，冷卻后采用15℃的水進行洗滌，直到洗液pH為中性(pH值為6-7)，以除去酸類化合物，最后將其置于電熱恒溫干燥中，在110℃溫度的恒溫條件下進行干燥(按照質量百分比計，干燥至干燥后產物的水份含量＜1％)，即制成含鉻廢水凈化劑成品，所述含鉻廢水凈化劑的孔容為0.3cm3/g。
2、應用本實施例制備的含鉻廢水凈化劑脫除水體中鉻的試驗
(1)、試驗方法
稱取7g該含鉻廢水凈化劑加入500mL的含鉻廢水中，在溫度40℃下攪拌精制40min，靜置沉淀1.0h后過濾，即可實現鉻的脫除。
本發明利用紫外可見分光光度計，采用比色法測出鉻的殘留濃度，計算鉻的去除率：Y＝[(A0-Ai)/A0]100％。
式中：Y為去除率；A0為吸附前鉻的吸光度；Ai為吸附后殘留鉻的吸光度。
(2)、試驗結果
經測定，使用該含鉻廢水凈化劑可使含鉻廢水中鉻的脫除率達91％。
實施例4
1、含鉻廢水凈化劑的制備
將電石爐氣粉塵(電石爐氣粉塵來源于密閉電石爐的爐氣除塵系統，按照質量百分比計，所述電石爐氣粉塵的化學成分及其含量為：CaO占比38.2％，C占比33.6％，SiO2占比15.3％，Fe2O3占比0.86％，Al2O3占比7.3％，其它成分占比4.74％)與重量濃度為70％的硝酸溶液按質量比1：4加入攪拌、混合處理裝置中，在70℃的溫度下進行攪拌酸化3h，酸化結束后進行過濾，然后在108℃溫度下進行烘干，將烘干后的電石爐氣粉塵在800℃溫度下焙燒活化處理2h，冷卻后采用50℃的水進行洗滌，直到洗液pH為中性(pH值為6-7)，以除去酸類化合物，最后將其置于電熱恒溫干燥中，在108℃溫度的恒溫條件下進行干燥，即制成含鉻廢水凈化劑成品，所述含鉻廢水凈化劑的孔容為0.5cm3/g。
2、應用本實施例制備的含鉻廢水凈化劑脫除水體中鉻的試驗
(1)、試驗方法
稱取7g該含鉻廢水凈化劑加入500mL的含鉻廢水中，在溫度60℃下攪拌精制30min，靜置沉淀1.5h后過濾，即可實現鉻的脫除。
本發明利用紫外可見分光光度計，采用比色法測出鉻的殘留濃度，計算鉻的去除率：Y＝[(A0-Ai)/A0]100％。
式中：Y為去除率；A0為吸附前鉻的吸光度；Ai為吸附后殘留鉻的吸光度。
(2)、試驗結果
經測定，使用該含鉻廢水凈化劑，可使含鉻廢水中鉻的脫除率達90％。
實施例5
1、含鉻廢水凈化劑的制備
將電石爐氣粉塵(電石爐氣粉塵來源于密閉電石爐的爐氣除塵系統，按照質量百分比計，所述電石爐氣粉塵的化學成分為：CaO占比38.2％，C占比33.6％，SiO2占比15.3％，Fe2O3占比0.86％，Al2O3占比7.3％，其它成分占比4.74％)與重量濃度為85％的磷酸溶液按質量比1：4加入攪拌、混合處理裝置中，在80℃的溫度下進行攪拌酸化3.5h，酸化結束后進行過濾，然后在105℃溫度下進行烘干，將烘干后的電石爐氣粉塵在900℃溫度下焙燒活化處理2h，冷卻后用25℃的水進行洗滌，直到洗液pH為中性(pH值為6-7)，以除去酸類化合物，最后將其置于電熱恒溫干燥中，在105℃溫度的恒溫條件下進行干燥(按照質量百分比計，干燥至干燥后產物的水份含量＜1％)，即制成含鉻廢水凈化劑成品，所述含鉻廢水凈化劑的孔容為0.3cm3/g。
2、應用本實施例制備的含鉻廢水凈化劑脫除水體中鉻的試驗
(1)、試驗方法
稱取7g該含鉻廢水凈化劑加入500mL的含鉻廢水中，在溫度50℃下攪拌精制30min，靜置沉淀1.5h后過濾，即可實現鉻的脫除。
本發明利用紫外可見分光光度計，采用比色法測出鉻的殘留濃度，計算鉻的去除率：Y＝[(A0-Ai)/A0]100％。
式中：Y為去除率；A0為吸附前鉻的吸光度；Ai為吸附后殘留鉻的吸光度。
(2)、試驗結果
經測定，使用該含鉻廢水凈化劑可使含鉻廢水中鉻的脫除率達92％。
實施例6
1、含鉻廢水凈化劑的制備
將電石爐氣粉塵(電石爐氣粉塵來源于密閉電石爐的爐氣除塵系統，按照質量百分比計，所述電石爐氣粉塵的化學成分為：CaO占比38.2％，C占比33.6％，SiO2占比15.3％，Fe2O3占比0.86％，Al2O3占比7.3％，其它成分占比4.74％)與重量濃度為85％的磷酸溶液按質量比1：4加入攪拌、混合處理裝置中，在100℃的溫度下進行攪拌酸化3.5h，酸化結束后進行過濾，然后在105℃溫度下進行烘干，將烘干后的電石爐氣粉塵在900℃溫度下焙燒活化處理2h，冷卻后用25℃的水進行洗滌，直到洗液pH為中性(pH值為6-7)，以除去酸類化合物，最后將其置于電熱恒溫干燥中，在105℃溫度的恒溫條件下進行干燥(按照質量百分比計，干燥至干燥后產物的水份含量＜1％)，即制成含鉻廢水凈化劑成品，所述含鉻廢水凈化劑的孔容為0.4cm3/g。
2、應用本實施例制備的含鉻廢水凈化劑脫除水體中鉻的試驗
(1)、試驗方法
稱取7g該含鉻廢水凈化劑加入500mL的含鉻廢水中，在溫度50℃下攪拌精制30min，靜置沉淀1.5h后過濾，即可實現鉻的脫除。
本發明利用紫外可見分光光度計，采用比色法測出鉻的殘留濃度，計算鉻的去除率：Y＝[(A0-Ai)/A0]100％。
式中：Y為去除率；A0為吸附前鉻的吸光度；Ai為吸附后殘留鉻的吸光度。
(2)、試驗結果
經測定，使用該含鉻廢水凈化劑可使含鉻廢水中鉻的脫除率達93％。
表1實施例1-6的主要制備參數及所制備含鉻廢水凈化劑對鉻的脫除率