CN103920457A - 利用拜耳法赤泥制备地聚物吸附材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用拜耳法赤泥制备地聚物吸附材料的方法。将高岭土和赤泥分别烘干，高岭土煅烧后球磨，赤泥也球磨，然后将赤泥与煅烧高岭土以质量比3:7~6:4混匀，置于搅拌锅中，加入模数为1.5的水玻璃溶液搅匀，使水玻璃溶液中氧化钠质量为煅烧高岭土和赤泥混合物总质量的8%，浆料水灰比0.35~0.38；取适量铝粉和皂粉放入少量水中，分散均匀后加入上述所得浆料中，再搅拌均匀；等待3~5分钟后，将已膨胀的浆料装模，带模放在烘箱中或脱模放入烘箱中养护，即制得地聚物吸附材料。本发明方法工艺设备简单，成本低廉，易推广，受环境影响小，制成的地聚物材料气孔均匀、强度较高，经过酸液处理后可以重复利用。

Description

利用拜耳法赤泥制备地聚物吸附材料的方法
技术领域
本发明属于无机非金属材料制备技术领域，特别涉及一种利用拜耳法赤泥制备地聚物吸附材料的方法。 
背景技术
地聚物材料在矿物组成上完全不同于硅酸盐水泥，它是由无定形矿物组成, 其主要原料为高活性偏高岭土；碱性激活剂(苛性钾，苛性钠，水玻璃，硅酸钾等)；促硬剂(低钙硅比的硅酸钙以及硅灰等，均为无定形态)；外加剂(主要为缓凝剂)。进入90年代后，原料与激活剂的选择范围大大拓宽，硅铝原料来源扩展到火山沸石、粉煤灰、矿物废渣、烧粘土四大类；激活剂由单一碱金属、碱土金属、氢氧化物扩展到氧化物、卤化物、有机组分等作激活剂，经配料、混匀、加水搅拌成型，并在一定时间内通过水化聚合、脱水硬化形成的一类无机非金属材料。 
近几年国内外涌现出大量关于地聚物的专利，但是关于地聚物吸附材料的专利却极少。专利号为200910114099，公开号为101560071的中国专利，公开了一种磷酸基地质聚合物多孔材料及其制备方法，因加入较多的氧化铝增加了成本，且其缺乏高效的吸附介质，吸附效率有待商榷；专利号为200710200202.0，公开号为CN101053826的中国专利，公开了一种地聚物吸附剂及其制备方法，该制备方法操作较复杂，且需加入大量的吸附介质如沸石、活性炭、活性炭纤维、硅胶、活性氧化铝等，成本很高，不适用于工业污水的处理。 
赤泥是铝土矿经强碱浸出氧化铝后产生的矿渣，而对赤泥主要的处理方式是采取海底或陆地堆放。随着炼铝工业的快速发展，生产氧化铝排出的赤泥量也日益增加，堆存处置所带来的一系列问题日益严重，造成了严重的环境问题。目前对赤泥的治理主要是用于建筑材料和从中提取有用物质，经大量试验研究工作，烧结法赤泥在建筑材料方面的应用已经进入大规模生产阶段，并积累了几十年的生产经验，而拜耳法赤泥的综合利用尚无实质性进展。 
关于拜耳法赤泥近年来有诸多学者研究其吸附重金属离子能力，均取得较为理想的实验结果，而多孔的发泡地聚物基体也具有良好固定重金属离子能力。赤泥在地聚物结构中，除了少量参与地质聚合反应外，主要还是作为填料，所以地聚物中有大量赤泥颗粒，可以作为良好的吸附介质。水玻璃激发剂有较强的碱性，易与铝粉反应产生大量气泡，使得制备的材料具有多孔结构，而多孔地聚物基体具有良好固定重金属离子能力。本发明将拜耳法赤泥和地聚物多孔基体有效结合，取得较为理想的效果。 
发明内容
本发明的目的是提供一种利用拜耳法赤泥制备地聚物吸附材料的方法。该方法利用拜耳法赤泥制成高效率低成本环保型的地聚物吸附材料，并且可以大量运用到含重金属离子工业废水的处理，减少赤泥堆放占用土地资源，变废为宝，减少环境污染。 
具体步骤为： 
(1)先将高岭土和赤泥分别烘干至含水率小于1%，然后将高岭土在800℃煅烧6小时后球磨至比表面积为800±1m2/Kg，将赤泥球磨至比表面积为400±1m2/Kg。
(2)将步骤(1)处理过的赤泥与步骤(1)处理过的煅烧高岭土按质量比为3:7~6:4混匀。 
(3)利用化学纯NaOH将高模数的工业水玻璃调至模数为1.5的水玻璃溶液。 
(4)把步骤(2)制得的混合物置于搅拌锅中，再加入一定量步骤(3)制得的模数为1.5的水玻璃溶液，使水玻璃溶液中的氧化钠质量为步骤(2)制得的混合物总质量的8%，浆料水灰比为0.35~0.38，搅拌均匀。 
(5)取占步骤(2)制得的混合物总质量0.03~0.08 wt%的铝粉、占步骤(2)制得的混合物总质量0.002~0.005 wt%的阴离子表面活性剂放入少量水中，分散均匀后加入步骤(4)所得浆料中，再搅拌均匀，然后等待3~5分钟，将已膨胀的浆料装模，带模放入60~80℃的烘箱中真空条件下养护5~7小时或室温养护成型后脱模放入50±5℃的烘箱中真空条件下养护36~72小时，即制得地聚物吸附材料。 
所述阴离子表面活性剂为皂粉。 
本发明方法工艺简单，需要设备少，可以大量处理拜耳法赤泥，成本低廉，可推广性强，受环境影响小，制成的地聚物材料可做重金属废水的吸附材料，是一种变废为宝行之有效的方法，另外本发明方法制得的地聚物吸附材料气孔均匀、强度较高，经过酸液处理后可以重复利用。 
具体实施方式
以下实施例所用的赤泥原料收集自广西平果铝业有限公司。 
实施例1：
(1)先将高岭土和赤泥分别烘干至含水率为0.8%，然后将高岭土在800℃煅烧6小时后球磨至比表面积为800m2/Kg，将赤泥球磨至比表面积为400m2/Kg。
(2)将步骤(1)处理过的赤泥与步骤(1)处理过的煅烧高岭土按质量比为3:7混匀。 
(3)利用化学纯NaOH将高模数的工业水玻璃调至模数为1.5的水玻璃溶液。 
(4)把步骤(2)制得的混合物置于搅拌锅中，再加入一定量步骤(3)制得的模数为1.5的水玻璃溶液，使水玻璃溶液中的氧化钠质量为步骤(2)制得的混合物总质量的8%，浆料水灰比为0.36，搅拌均匀。 
(5)取占步骤(2)制得的混合物总质量0.05 wt%的铝粉、占步骤(2)制得的混合物总质量0.004 wt%的阴离子表面活性剂（皂粉）放入少量水中，分散均匀后加入步骤(4)所得浆料中，再搅拌均匀，然后等待4分钟，将已膨胀的浆料装模，室温养护成型后脱模，所得试块包裹保鲜膜后放入50℃烘箱中养护48小时，即制得地聚物吸附材料。 
实施例2：
(1)先将高岭土和赤泥分别烘干至含水率为0.5%，然后将高岭土在800℃煅烧6小时后球磨至比表面积为800m2/Kg，将赤泥球磨至比表面积为400m2/Kg。
(2)将步骤(1)处理过的赤泥与步骤(1)处理过的煅烧高岭土按质量比为1:1混匀。 
(3)利用化学纯NaOH将高模数的工业水玻璃调至模数为1.5的水玻璃溶液。 
(4)把步骤(2)制得的混合物置于搅拌锅中，再加入一定量步骤(3)制得的模数为1.5的水玻璃溶液，使水玻璃溶液中的氧化钠质量为步骤(2)制得的混合物总质量的8%，浆料水灰比为0.36，搅拌均匀。 
(5)取占步骤(2)制得的混合物总质量0.06 wt%的铝粉、占步骤(2)制得的混合物总质量0.003 wt%的阴离子表面活性剂（皂粉）放入少量水中，分散均匀后加入步骤(4)所得浆料中，再搅拌均匀，然后等待4分钟，将已膨胀的浆料装模，然后包上塑料袋扎紧后带模放入70℃的烘箱中真空条件下养护6小时后取出，脱模，即制得地聚物吸附材料。 
以上实施例所制得的地聚物吸附材料抗压强度稳定在2~5 MPa，气孔率在30~70%，体积密度在0.6~1.4 g/m3，吸附效率高，对工业废水中铅、铜、铬、镉等离子吸附效率在99.9%以上，并在一定浓度酸液处理后可以重复利用多次。 

Claims (1)

1.一种利用拜耳法赤泥制备地聚物吸附材料的方法,其特征在于具体步骤为：
(1)先将高岭土和赤泥分别烘干至含水率小于1%，然后将高岭土在800℃煅烧6小时后球磨至比表面积为800±1m2/Kg，将赤泥球磨至比表面积为400±1m2/Kg；
(2)将步骤(1)处理过的赤泥与步骤(1)处理过的煅烧高岭土按质量比为3:7~6:4混匀；
(3)利用化学纯NaOH将高模数的工业水玻璃调至模数为1.5的水玻璃溶液；
(4)把步骤(2)制得的混合物置于搅拌锅中，再加入一定量步骤(3)制得的模数为1.5的水玻璃溶液，使水玻璃溶液中的氧化钠质量为步骤(2)制得的混合物总质量的8%，浆料水灰比为0.35~0.38，搅拌均匀；
(5)取占步骤(2)制得的混合物总质量0.03~0.08 wt%的铝粉、占步骤(2)制得的混合物总质量0.002~0.005 wt%的阴离子表面活性剂放入少量水中，分散均匀后加入步骤(4)所得浆料中，再搅拌均匀，然后等待3~5分钟，将已膨胀的浆料装模，带模放入60~80℃的烘箱中真空条件下养护5~7小时或室温养护成型后脱模放入50±5℃的烘箱中真空条件下养护36~72小时，即制得地聚物吸附材料；
所述阴离子表面活性剂为皂粉。
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