一種具有金屬離子吸附性能的輕質多孔赤泥基無機聚合物介質的制作方法
【技術領域】
[0001]
本發明涉及氧化鋁工業產出的廢料-赤泥的利用技術，具體是以濕赤泥為主要原料生產用于污水處理的一種具有金屬離子吸附性能的輕質多孔赤泥基無機聚合物介質，屬于環境保護領域中利用固體廢棄物制備功能材料方向。
【背景技術】
[0002]
拜耳法赤泥本質是鈉化的鋁硅酸鹽類黏土礦物，具有較高的堿性及較強的陽離子交換能力。多元素中賦存較多的Fe203 (>35%比重)、Ti02 (>2%)等金屬氧化物，這些金屬離子的存在使其表面帶正電荷，而細菌細胞壁的磷壁酸含有大量酸性較強的磷酸基，加強了細菌表面的負電性，因此赤泥會對細菌有強的吸附能力；另外，赤泥本身粒度小，會有較多的吸附位來負載微生物。赤泥基無機聚合物是利用赤泥中富含的層狀無定形、類黏土結構的鋁硅酸鹽礦物在堿激發劑作用下發生聚合反應，形成宏觀上具有較高的比表面積、較強的吸附能力的吸附介質，具有經過長時間的水作用而不老化的優點；赤泥基無機聚合物分子鏈由S1、0、Al等以共價鍵組成，在堿激發劑作用下形成具有電負性的硅氧四面體與鋁氧四面體的類沸石結構，具有較強吸附重金屬離子的能力；分子之間形成的三維網狀和環狀結構構成的密閉空腔也可以固封金屬離子；赤泥基無機聚合物既利用赤泥具有的較強陽離子交換吸附性能，又利用了赤泥基無機聚合物所形成的結構負載能力。
[0003]目前，武漢理工大學學者研究在赤泥基多孔陶瓷濾球上涂覆MnOj莫，用于去除電鍍廢水中的Pb2+、Cd2+，去除率達96.73%。桂林工學院學者研究赤泥對鎘離子的吸附作用，發現赤泥對廢水中鎘離子的去除率最大可達99.4%。東南大學學者以赤泥為吸附劑研究了赤泥對模擬舍磷廢水除磷，去除率達到97%以上。土耳其學者研究了赤泥吸附去除廢水中重金屬離子的可行性，發現赤泥對Cu2+、Pb2+、Cr6+都具有很好的處理效果，其吸附容量順序為Cu2+> Pb2+>Cr6+0北京化工大學學者研究赤泥處理礦井廢水重金屬的情況，表明赤泥可以同時去除廢水中的多種金屬離子。印度學者用赤泥吸附處理水中的金屬離子，發現赤泥可以在較大的濃度范圍內對Pb2+、Cr6+具有很好的吸附能力。美國學者用赤泥與含氟廢液充分混合，氟離子含量可降至30mg/l，去除率大于99%。日本學者將赤泥用于處理水中的砷離子，反應24h，砷離子的濃度從100mg/l下降到0.5mg/l。德國學者將赤泥用于紡織廢水的脫色處理，用鹽酸活化赤泥處理后的廢水透明度從6.6%提升到95%。浙江大學學者發現地聚合物固化體對Cu2+、Pb2+、Cd2+等重金屬離子的捕集效率均在99.7%以上，對Cr 6+的捕集效率最高，可以達到99.9%，與水泥固化體相比，赤泥基無機聚合物在各個溫度下的浸出率和累計浸出分數最低。福州大學學者研究了聚合物對重金屬Pb2+和Cr 6+的固化效果，研究表明當Pb2+加入量小于1%時，固化體在酸性、中性及堿性環境下固化率均大于99%，聚合物對重金屬Pb2+固化主要是通過物理固封和化學鍵聯的兩種形式發生作用。西南科技大學學者研究了改性粉煤灰地合聚物水泥對Cs+和Sr2+的固化效果，并按國標用去離子水對固化體進行毒性浸出試驗，研究表明改性粉煤灰地聚合物水泥對重金屬離子的固化效果均符合國家標準。
【發明內容】
[0004]
本發明的目的在于直接利用經過壓濾后的濕赤泥，在常溫環境下制備出具有多孔輕質特點的赤泥水處理介質；提供利用赤泥在堿激發劑的作用下制備一種免燒結、低成本、大摻量赤泥的赤泥基無機聚合物水處理介質的方法；赤泥基無機聚合物水處理介質制備簡單、回收方便、可廣泛應用于污水過濾及金屬離子脫除處理；提供了一種金屬離子脫除效率高、原料簡單易得的一種過濾介質的制備方法；赤泥基無機聚合物水處理介質大量利用了赤泥固體廢棄物，應用面廣泛，為社會創造了新的經濟價值。
[0005]具體方法為:將赤泥、水玻璃、氫氧化鈉溶液、添加劑、改性劑按配比計量，依次投放于攪拌機內進行充分攪拌；對模具進行清理并均勻涂刷硅油類脫模劑；待物料攪拌均勻后，將漿料充填到鋼制模具中，經振實后使用成孔器對物料進行孔徑成型；成型后在一定的濕度與溫度下進行帶模養護；養護一定時間后脫模；脫模后的介質碼垛后繼續進行常溫養護。
[0006]為實現上述目的，本發明是一種赤泥基無機聚合物水處理介質，其特征是主要原料是赤泥；其特征是多孔的赤泥基無機聚合物。
[0007]本發明的進一步技術方案是:所述介質是以赤泥、水玻璃、添加劑、改性劑的混合物在堿激發下制成；所述介質的原料組成及其重量比為:赤泥100份，水玻璃10-40份，氫氧化鈉2-10份，添加劑50-150份，改性劑0-5份。
[0008]所述赤泥為氧化鋁工業拜耳法赤泥經過壓濾處理后的濕赤泥，其含水率在20-45%(重量比);所述水玻璃的模數為0.8-1.6 ;所述添加劑為炭、木質纖維素、玻璃纖維、粉煤灰、偏高嶺土、磨細礦渣、鋼渣、導電瓷土粉、導電石墨粉、導電云母粉中的一種或者幾種。所述水為普通用水；所述堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或者幾種；所述的改性劑為氯化物、硝酸鹽或金屬氧化物中的一種或幾種。
[0009]上述赤泥基無機聚合物多孔、輕質水處理介質的制備方法，其特征是，包括以下步驟:
(1)赤泥為氧化鋁工業拜耳法赤泥經過壓濾處理后的濕赤泥，其含水率在20-45%(重量比)，水玻璃、氫氧化鈉溶液、添加劑按配比計量，存儲于物料斗內備用；
(2)依次投放物料斗內物料于攪拌機內充分攪拌均勻；
(3)對模具進行清理并均勻涂刷脫模劑；
(4)將攪拌均勻后漿料填充到鋼制模具中，使用成孔器對漿料進行孔徑成型；
(5)對模具中介質靜放于一定的濕度與溫度環境中進行養護；
(6)養護一定時間后對介質脫模；
(7)脫模后的介質碼垛后繼續進行常溫養護即為成品。
[0010]本發明的赤泥基無機聚合物多孔輕質水處理介質依據使用條件的適用性，具有塊狀、球狀、不規則狀等多種規格；可廣泛適用于工業污水、城市污水、垃圾堆場滲水等多種場合的污水處理。
[0011]本發明的赤泥基無機聚合物多孔輕質水處理介質為大摻量赤泥無機聚合物材料。
[0012]【附圖說明】:
圖1為本發明制備工藝示意圖。
[0013]【具體實施方式】:
1、按照水玻璃模數1.2、水膠比0.3，將赤泥300g、水玻璃100g、鋸末200份、水計量后進行攪拌，攪拌均勾后；將物料饒注到40mmX30mmX 160mm的鋼制模具中，振實后用聚乙稀薄膜密封。試樣在常溫下進行養護，養護3d后將試樣脫模。取10g試樣靜止于0.lmol/1的鹵水溶液中，交換吸附5min后鹵水溶液降低為0.0125mol/l ；
2、按照水玻璃模數1.2、水膠比0.3，將赤泥300g、水玻璃100g、鋸末200份、水計量后進行攪拌，攪拌均勾后；將物料饒注到40mmX30mmX 160mm的鋼制模具中，振實后用聚乙稀薄膜密封。試樣在常溫下進行養護，養護3d后將試樣脫模。試樣在350°C下煅燒2h后，取10g試樣靜止于0.lmol/1的鹵水溶液中，交換吸附5min后鹵水溶液降低為0.0067mol/l ；
3、按照水玻璃模數1.2、水膠比0.3，將赤泥300g、水玻璃100g、聚苯顆粒100份、水計量后進行攪拌，攪拌均勻后；將物料澆注到40mmX30mmX 160mm的鋼制模具中，振實后，在常溫下進行養護，養護3d后將試樣脫模。試樣在350°C下煅燒2h后，取10g試樣靜止于
0.lmol/1的鹵水溶液中，交換吸附5min后鹵水溶液降低為0.005mol/l。
【主權項】
1.一種具有金屬離子吸附性能的輕質多孔赤泥基無機聚合物介質，其特征是，所述介質是以赤泥、水玻璃、添加劑、改性劑為主要原料制成；所述主要原料的組成為:赤泥50?95%、水玻璃1?30%、氫氧化鈉1?10%、添加劑1?50%、改性劑0.1?5%。2.如權利要求書1所述的赤泥基無機聚合物多孔輕質水處理介質，其特征是，所述赤泥為氧化鋁工業拜耳法赤泥經過壓濾處理后的濕赤泥，其含水率在20-45% (重量比)；所述水玻璃的模數為0.8-1.6 ;所述添加劑為炭、木質纖維素、玻璃纖維、粉煤灰、偏高嶺土、磨細礦渣、鋼渣、導電瓷土粉、導電石墨粉、導電云母粉中的一種或者幾種。3.所述水為普通用水；所述堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或者幾種；所述的改性劑為氯化物、硝酸鹽或金屬氧化物中的一種或幾種。4.如權利要求書1、2所述的赤泥基無機聚合物多孔輕質水處理介質的制備方法，其特征是，包括以下步驟: (1)赤泥為氧化鋁工業拜耳法赤泥經過壓濾處理后的濕赤泥，其含水率在20-45%(重量比)，水玻璃、氫氧化鈉溶液、添加劑按配比計量，存儲于物料斗內備用； (2)依次投放物料斗內物料于攪拌機內充分攪拌均勻； (3)對模具進行清理并均勻涂刷脫模劑； (4)將攪拌均勻后漿料填充到鋼制模具中，使用成孔器對漿料進行孔徑成型； (5)對模具中介質靜放于一定的濕度與溫度環境中進行養護； (6)養護一定時間后對介質脫模； (7)脫模后的介質碼垛后繼續進行常溫養護即為成品。5.本發明的赤泥基無機聚合物多孔輕質水處理介質依據使用條件的適用性，具有塊狀、球狀、不規則狀等多種規格；可廣泛適用于工業污水、城市污水、垃圾堆場滲水等多種場合的污水處理。6.本發明的赤泥基無機聚合物多孔輕質水處理介質為大摻量赤泥無機聚合物材料。
【專利摘要】本發明公開了一種具有金屬離子吸附性能的輕質多孔赤泥基無機聚合物介質及制備方法，屬于環境保護領域中利用固體廢棄物制備功能材料技術領域。本發明介質是以赤泥、水玻璃、添加劑、改性劑為主要原料制成；所述主要原料的組成及重量比為：赤泥50～95%、水玻璃1～30%、氫氧化鈉1～10%、添加劑1～50%、改性劑0.1～5%。本發明直接利用經過壓濾后的赤泥，經配料后依次投放于攪拌機內攪拌，待攪拌均勻后，將物料充填到模具中養護；養護脫模后的介質為赤泥基無機聚合物水處理介質。介質制備簡單、回收方便、可廣泛應用于污水過濾及金屬離子吸附處理；不僅大量利用了固廢赤泥，而且為社會創造了新的經濟價值。
【IPC分類】C02F1/28, B01J20/10, B01J20/30
【公開號】CN105289462
【申請號】CN201510679949
【發明人】房永廣, 鞏孝穎, 邵斌, 馮奇偉, 劉冰清
【申請人】山東建筑大學
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年10月20日