一種用粉煤灰製備磷吸附材料的方法
2023-05-06 16:44:11
專利名稱：一種用粉煤灰製備磷吸附材料的方法
技術領域：
本發明涉及一種吸附材料的製作方法，具體的說是一種用粉煤灰製備磷吸附材 料的方法，適用於對城市生活汙水中磷的資源化回收利用。
背景技術：
粉煤灰是電廠的主要固體廢棄物，為粉末狀，顆粒細小，易於隨降雨徑流流 失，進入河流和湖泊，淤塞河道，破壞水生生態系統；也極易隨風飄移，成為大氣顆粒 汙染物的源。圍繞粉煤灰的利用，已經有很多研究和報導。粉煤灰在建築領域的應用研 究已經具有很長的歷史，如用作水泥生產原料、建築公路、制磚等。由於粉煤灰中氧化 鈣含量對粉煤灰在建築中應用性能的影響很大，而該指標往往有很大的變化，限制了粉 煤灰在建築中的應用。粉煤灰也被用作吸附材料。一些研究表明，粉煤灰對許多汙染物 都有很好的吸附能力，如銨根離子、重金屬離子。粉煤灰對汙染物的吸附，主要是通過 表面吸附進行的，粉煤灰顆粒細小，具有很大的表面積，可以為離子吸附提供有效的吸 附位點。粉煤灰對磷離子也有一定的吸附能力。一些研究表明，粉煤灰對磷離子的吸附 主要通過粉煤灰中所含的鐵鋁等氧化物進行。鐵鋁氫氧化物是一種重要的吸附材料，利 用其表面性質，可以高效吸附磷,在廢水的除磷過程中有很大的應用潛力。這種材料的應 用領域很廣泛，既可以作為高效的阻燃材料，也是一種高效的吸附材料，但目前鐵鋁氫 氧化物生產成本比較高，而且製取工藝複雜，如直接以鐵鋁為原料製備吸附材料，制 作成本較高；另有通過凹凸棒製取層狀雙氫氧化物納米材料的方法，把通過凹凸棒生產 活性白土和生產鋁鎂層狀雙氫氧化物結合在一起，通過這種途徑生產的吸附材料的工藝 比較複雜。由於粉煤灰主要成分為氧化矽，表面所帶電荷主要為負電荷，成為了阻礙粉煤 灰對磷進行更加高效吸附的主要原因。粉煤灰中大約含鋁15%、鐵7%，對粉煤灰中這些 鐵鋁氧化物進行提取，並利用提取物重新沉澱，以形成鐵鋁為主的氫氧化物混合物，更 易於獲得對磷的吸附能力更強的吸附材料，目前這方面的研究還尚是空白。
發明內容
本發明的目的是為解決上述技術問題，提供了一種用粉煤灰製備高效磷吸附材 料的方法，既降低了磷吸附材料的製作成本，又使得粉煤灰資源得以合理利用。本發明為解決上述技術問題的不足，所採用的技術方案是一種用粉煤灰製備 磷吸附材料的方法，利用粉煤灰為原料，通過粉煤灰的酸提取、提取液的沉澱、沉澱物 的老化處理得到吸附材料，方法步驟如下
步驟一、將粉煤灰和提取劑按1: 5的重量比進行混合，連續提取2-4天，期間每天 攪拌兩次，提 取結束後分離上清夜，得到提取液備用；
步驟二、向提取液中加入白雲石或石灰石中的一種，直至溶液中的三價陽離子與二 價陽離子的比例為2:1停止加入白雲石或石灰石，得到溶液備用；步驟三、用氫氧化鈉水溶液將步驟二製得的溶液的pH值調整為8.0-9.0，進行共沉澱 後再在室溫下老化5-8天，得到沉澱物，備用；
步驟四、將步驟三得到的沉澱物置於280-320°C高溫下處理6-10小時，收集，得到 吸附材料；
所述的提取劑為濃度8-12%的鹽酸。有益效果是本發明提供了一種新型、高效、低成本的磷吸附材料，是通過對 粉煤灰進行提取，然後進行加工製作得到吸附材料，其方法操作簡單，與通過陰離子交 換樹脂法對磷進行吸附去除(或回收)相比成本節約了 50%以上，生產效率提高10%; 對粉煤灰是採用鹽酸作為提取劑來進行提取鐵鋁混合液，連續提取2-4天可以更好的將 鐵鋁從原料提取出來；按照三價陽離子和二價陽離子比例為2:1的比例，以成本低的白 雲石或石灰石為材料，對提取液進行調節，使溶液達到設計的離子比例，而後，以氫氧 化鈉水溶液為原料調節溶液的pH，進行共沉澱後再在室溫下靜置，可以使得所沉澱的晶 體老化，增強吸附能力；對沉澱物進行高溫處理，使吸附材料脫水，有利於提高吸附性 能，使得吸附材料的吸附能力得到進一步優化，穩定了吸附材料的結構，從而使得製備 的吸附材料具有結構記憶能力，能夠更高效的吸附磷，而且經過洗脫以後還可以多次使 用。以鐵鋁為基礎，引入二價陽離子後，採用共沉澱工藝可以進一步製作層狀雙氫氧化 物吸附材料，開拓了粉煤灰的資源化利用途徑，有效降低鐵鋁氫氧化物及其衍生物的制 作成本。
具體實施例方式
一種用粉煤灰製備磷吸附材料的方法，利用粉煤灰為原料，通過粉煤灰的酸提取、 提取液的沉澱、沉澱物的老化處理得到吸附材料，方法步驟如下
步驟一、將粉煤灰和提取劑按1: 5的重量比進行混合，連續提取2-4天，期間每天 攪拌兩次，提取結束後分離上清夜，得到提取液備用；
步驟二、向提取液中加入白雲石或石灰石中的一種(也可以同時加入兩種)，直至 溶液中的三價陽離子與二價陽離子的比例為2:1停止加入白雲石或石灰石，得到溶液備 用；
步驟三、用氫氧化鈉水溶液將步驟二製得的溶液的pH值調整為8.0-9.0，進行共沉澱 後再在室溫下老化5-8天，得到沉澱物，備用；
步驟四、將步驟三得到的沉澱物置於280-320°C高溫下處理6-10小時，收集，得到 吸附材料；
所述的提取劑為濃度8-12%的鹽酸，提取液是對粉煤灰中的鐵鋁氫氧化物進行提取。實施例一
一種用粉煤灰製備磷吸附材料的方法，利用粉煤灰為原料，通過粉煤灰的酸提取、 提取液的沉澱、沉澱物的老化處理得到吸附材料，方法步驟如下
步驟一、取200g的粉煤灰和IOOOg的8%鹽酸溶液進行混合，連續提取2天，期間 每天攪拌兩次，提取結束後分離上清夜，得到提取液備用；
步驟二、向步驟一製得的提取液中加入白雲石，按照每升提取液加20g白雲石，待 白雲石溶解在提取液後，溶液中的三價鐵鋁離子與二價鈣離子的比例被調整為2:1，得到溶液備用；
步驟三、向步驟二製得的溶液加入1 mol L1氫氧化鈉溶液並以每分鐘30次的速度緩 慢攪動，使溶液pH值調整為8.0，然後停止加入氫氧化鈉溶液，進行共沉澱後再在室溫 下老化5天，得到沉澱物，備用；
步驟四、將步驟三得到的沉澱物置於280°C電爐中處理10小時，收集，得到吸附材料。
實施例二
一種用粉煤灰製備磷吸附材料的方法，利用粉煤灰為原料，通過粉煤灰的酸提取、 提取液的沉澱、沉澱物的老化處理得到吸附材料，方法步驟如下
步驟一、取IOOg的粉煤灰和500g的10%鹽酸溶液進行混合，連續提取3天，期間 每天攪拌兩次，提取結束後分離上清夜，得到提取液備用；
步驟二、向步驟一製得的提取液中加入石灰石，按照每升提取液加20g石灰石，待 石灰石溶解在提取液後，使得溶液中的三價鐵鋁離子與二價鈣離子的比例被調整為2:1， 得到溶液備用；
步驟三、向步驟二製得的溶液加入1 mol L1氫氧化鈉溶液並以每分鐘30次的速度緩 慢攪動，使溶液pH值調整為8.5，然後停止加入氫氧化鈉溶液，進行共沉澱後再在室溫 下老化一周，得到沉澱物，備用；
步驟四、將步驟三得到的沉澱物置於300°C電爐中處理8小時，收集，得到吸附材料。實施例三
一種用粉煤灰製備磷吸附材料的方法，採用的是收集熱電廠排放的固廢粉煤灰為原 料，通過粉煤灰的酸提取、提取液的沉澱、沉澱物的老化處理得到吸附材料，方法步驟 如下
步驟一、取150g的粉煤灰和750g的12%鹽酸溶液進行混合，連續提取4天，期間 每天攪拌兩次，提取結束後分離上清夜，得到提取液備用；
步驟二、向步驟一製得的提取液中加入石灰石和白雲石，將石灰石和白雲石溶解在 提取液，使得溶液中的三價鐵鋁離子與二價鈣離子的比例被調整為2:1，停止加入石灰石 和白雲石，得到的溶液備用；
步驟三、向步驟二製得的溶液加入1 mol L1氫氧化鈉溶液並以每分鐘30次的速度緩 慢攪動，使溶液pH值調整為9.0，然後停止加入氫氧化鈉溶液，進行共沉澱後再在室溫 下老化8天，得到沉澱物，備用；
步驟四、將步驟三得到的沉澱物置於320°C電爐中處理6小時，收集，得到吸附材料。
權利要求
1. 一種用粉煤灰製備磷吸附材料的方法，其特徵在於利用粉煤灰為原料，通過粉 煤灰的酸提取、提取液的沉澱、沉澱物的老化處理得到吸附材料，方法步驟如下步驟一、將粉煤灰和提取劑按1: 5的重量比進行混合，連續提取2-4天，期間每天 攪拌兩次，提取結束後分離上清夜，得到提取液備用；步驟二、向提取液中加入白雲石或石灰石中的一種，直至溶液中的三價陽離子與二 價陽離子的比例為2:1停止加入白雲石或石灰石，得到溶液備用；步驟三、用氫氧化鈉水溶液將步驟二製得的溶液的pH值調整為8.0-9.0，進行共沉澱 後再在室溫下老化5-8天，得到沉澱物，備用；步驟四、將步驟三得到的沉澱物置於280-320°C高溫下處理6-10小時，收集，得到 吸附材料；所述的提取劑為濃度8-12%的鹽酸。
全文摘要
一種用粉煤灰製備磷吸附材料的方法，涉及一種吸附材料的製作方法，添加提取劑對粉煤灰連續提取2-4天，得到提取液，向提取液中加入白雲石或石灰石中的一種，調節提取液中的離子比例得到溶液，然後用氫氧化鈉水溶液調整溶液的pH值，將調整pH值的溶液進行共沉澱後再在室溫下老化5-8天，得到沉澱物，最後對沉澱物進行高溫處理，收集，得到吸附材料。本發明既降低了磷吸附材料的製作成本，使生產成本可以節約50%以上，生產效率提高10%，又使得粉煤灰資源得以合理利用。
文檔編號B01J20/08GK102008936SQ20101060496
公開日2011年4月13日 申請日期2010年12月25日 優先權日2010年12月25日
發明者寇太記, 徐曉峰, 陶士鋒 申請人:河南科技大學