CN111825475A - 一种改性赤泥质多孔陶瓷及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于陶瓷技术领域，尤其涉及一种改性赤泥质多孔陶瓷及其制备方法和应用。本发明提供了一种改性赤泥质多孔陶瓷，包括多孔结构陶瓷颗粒以及固定在多孔结构陶瓷颗粒的表面和内部孔道的改性元素化合物。本发明所述改性赤泥质多孔陶瓷中改性元素化合物固定在赤泥质多孔陶粒表面和内部孔道表面，实现对含F废水中氟离子的去除；并且多孔、颗粒状的赤泥质陶瓷吸附滤料便于吸附滤料与水体的分离，解吸附后可以再次吸附循环利用。实验数据表明，本发明提供的改性赤泥质多孔陶瓷具有多孔结构，显气孔率达44.1％，抗压碎强度达637.486N/颗，对含F废水中氟离子的去除率可达72.5％。

Description

一种改性赤泥质多孔陶瓷及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于陶瓷技术领域，特别涉及一种改性赤泥质多孔陶瓷及其制备方法和应用。
背景技术
我国淡水资源总量比较丰富，但我国是一个人口大国，人均占有量不足世界平均水平的1/3，而且水污染问题依然突出，亟需一种对污水高效处理的方法。
常用的水处理方法有化学沉降法，电解法，催化降解法和吸附法等方法。其中，化学沉降法需要使用化学试剂，存在二次污染风险；电解法能耗大；催化降解法存在催化剂中毒失活问题，需要消耗较大量的催化剂，且催化剂具有定向选择催化性能，需要针对具体需要处理的污染离子进行甄选，工艺复杂，工作量大；而吸附法具有成本较低，工艺简单，可多次利用的优点，被广泛关注。传统吸附滤料有黏土陶粒，但是黏土作为一种不可持续资源，难以实现大规模推广，而赤泥是氧化铝生产过程中排放的固体废弃物，产量巨大，大量占用土地，严重危害自然环境，用赤泥来进行水处理可以实现废弃物资源利用。但赤泥直接应用于废水处理时，赤泥本身含有的金属离子与有机物，在某些条件下可能会浸出，在吸附污染物后与水体分离十分困难，难以再次循环使用，而且如果处理不及时甚至会造成二次污染。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种改性赤泥质多孔陶瓷，由工业固体废弃物赤泥回收再利用得到的改性赤泥质多孔陶瓷显气孔率高，对含F废水中F—的去除率可达72.5％，解吸方便、可循环使用，且具有良好的抗压碎强度。
为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种改性赤泥质多孔陶瓷，所述改性赤泥质多孔陶瓷包括多孔结构陶瓷颗粒以及固定在多孔结构陶瓷颗粒的表面和内部孔道的改性元素化合物。
本发明还提供了上述技术方案所述改性赤泥质多孔陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
(1)将包括赤泥、粉煤灰、成孔剂、稳泡剂和水的混合物依次进行成型处理和烧结处理，得到陶粒毛坯；
(2)将所述陶粒毛坯依次进行预处理和改性处理，得到改性陶粒前驱体；
(3)将所述改性陶粒前驱体干燥后焙烧，得到改性赤泥质多孔陶瓷。
优选的，所述步骤(1)中的成孔剂为硬脂酸、碳粉、稻壳、淀粉和锯末中的一种或多种；所述稳泡剂为硼砂、磷酸三钠和硼酸中的一种或多种。
优选的，以质量百分含量计，所述步骤(1)混合物中成孔剂为10～25％，稳泡剂为2～6％，水为10～20％，余量为赤泥和粉煤灰；所述赤泥和粉煤灰的质量比为(3～4)：(1～2)。
优选的，所述步骤(1)中烧结的温度为1000～1200℃，时间为10～70min。
优选的，所述步骤(2)中改性处理包括：将经过预处理的陶粒毛坯依次进行酸浸、去离子水冲洗和干燥。
优选的，所述酸浸用溶液的浓度为0.5～2mol/L；所述酸浸的时间为12～36h。
优选的，所述改性处理为改性溶液浸泡；所述改性溶液的溶质为镧盐和/或铈盐；所述改性溶液的浓度为0.1～0.5mol/L；所述改性溶液浸泡的温度为30～70℃，时间为6～12h。
优选的，所述步骤(3)中焙烧的温度为350～550℃，时间为2～4h。
本发明还提供了上述技术方案所述改性赤泥质多孔陶瓷在含氟废水处理中的应用。
本发明提供了一种改性赤泥质多孔陶瓷，包括多孔结构陶瓷颗粒以及固定在多孔结构陶瓷颗粒的表面和内部孔道表面的改性元素化合物。本发明有效利用工业废弃物赤泥，实现了工业废物的回收再利用，而且颗粒呈陶瓷形态，有效避免了金属离子和有机质的浸出；本发明所述改性赤泥质多孔陶瓷中改性元素化合物固定在赤泥质多孔陶粒表面和内部孔道表面，实现对含F废水中F—的去除；并且多孔、颗粒状的赤泥质陶瓷吸附滤料便于吸附滤料与水体的分离，解吸附后可以再次循环利用。
实验数据表明，本发明提供的改性赤泥质多孔陶瓷具有多孔结构，显气孔率达44.1％，显气孔率高，比表面积大，便于提高改性赤泥质多孔陶瓷与含氟废水的接触表面积，以实现改性赤泥质多孔陶瓷与废水中氟离子更好的接触吸附；抗压碎强度达637.486N/颗，抗压能力强，保证了改性赤泥质多孔陶瓷的机械强度，便于实际应用过程中的使用，避免了应用过程中改性赤泥质多孔陶瓷变形破碎，对环境造成二次污染；对含F废水中氟离子的去除率可达72.5％，相对于普通赤泥质陶瓷对氟离子仅43％的去除率有显著的进步。
附图说明
图1为本发明改性赤泥质多孔陶瓷制备流程图；
图2为本发明实施例1～4制备得到的改性赤泥质多孔陶瓷的XRD图；
图3为本发明实施例5制备得到的改性赤泥质多孔陶瓷的SEM图。
具体实施方式
本发明提供了一种改性赤泥质多孔陶瓷，包括多孔结构陶瓷颗粒以及固定在多孔结构陶瓷颗粒的表面和内部孔道的改性元素化合物。在本发明中，所述改性赤泥质陶瓷的粒径优选为4～8mm，更优选为4.5～7.5mm，进一步优选为5～7mm。在本发明中，所述多孔结构陶瓷颗粒的显气孔率优选为30％～45％。
在本发明中，所述多孔结构陶瓷颗粒优选为由赤泥和粉煤灰为基料经高温烧结和低温焙烧制备得到。在本发明中，所述改性元素化合物优选为硝酸镧、氯化镧、硝酸铈和氯化铈中的一种或多种。在本发明中，所述多孔结构陶瓷颗粒与改性元素化合物的质量比优选为8:1。
本发明还提供了上述技术方案所述改性赤泥质多孔陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
(1)将包括赤泥、粉煤灰、成孔剂、稳泡剂和水的混合物依次进行成型处理和烧结处理，得到陶粒毛坯；
(2)将所述陶粒毛坯依次进行预处理和改性处理，得到改性陶粒前驱体；
(3)将所述改性陶粒前驱体干燥后焙烧，得到改性赤泥质多孔陶瓷。
在本发明中，若无特殊说明，所有的制备原料均为本领域技术人员熟知的市售商品即可。
本发明将包括赤泥、粉煤灰、成孔剂、稳泡剂和水的混合物依次进行成型处理和烧结处理，得到陶粒毛坯。
本发明将包括赤泥、粉煤灰、成孔剂、稳泡剂和水的混合物进行成型处理，得到球体混料坯体。在本发明中，所述成孔剂优选为硬脂酸、碳粉、稻壳、淀粉和锯末中的一种或多种。在本发明中，以质量百分含量计，所述混合物中成孔剂优选为10～25％，更优选为12～23％，进一步优选为15～20％。在本发明中，所述稳泡剂优选为硼砂、磷酸三钠和硼酸中的一种或多种。在本发明中，以质量百分含量计，所述混合物中稳泡剂优选为2～6％，更优选为2.5～5.5％，进一步优选为3～5％。在本发明中，所述水优选为10～20％，更优选为12～18％，进一步优选为13～17％。在本发明中，余量优选为赤泥和粉煤灰。在本发明中，所述赤泥和粉煤灰的质量比优选为(3～4)：(1～2)，更优选为(3.5～4)：(1～1.5)。本发明对所述赤泥的来源没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的来源即可。在本发明中，所述赤泥优选为拜耳法赤泥。在本发明中，所述赤泥的粒径优选为100～200目，更优选为120～200目，进一步优选为140～200目。在本发明中，所述赤泥和粉煤灰的成分质量百分比含量优选包括但不限于如表1所示成分质量百分比含量(余量为杂质)。
表1赤泥和粉煤灰的成分质量百分比含量
材料 Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> SiO<sub>2</sub> K<sub>2</sub>O Na<sub>2</sub>O CaO MgO Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> TiO<sub>2</sub> Ig
赤泥 16.43 19.08 0.53 8.15 18.55 0.87 18.40 4.03 13.66
粉煤灰 2.36 40.92 0.29 0.14 1.78 0.22 42.30 2.04 3.95
本发明对所述混合物的制备方式没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的制备方式即可。在本发明中，所述混合物的制备方式优选为球磨。在本发明中，所述球磨的球料质量比优选为(1～5)：1，更优选为(2～3)：1。在本发明中，所述球磨的时间优选为40～180min，更优选为60～120min。
在本发明中，所述成型处理优选为成球造粒。本发明对所述成球造粒的工艺没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的成球造粒工艺以得到球体混料坯体即可。在本发明中，所述球体混料坯体的粒径优选为5～10mm，更优选为4～8mm。本发明将混合物经成型处理得到球体混料坯体，能够充分利用球体比表面积大的优势，便于后续工艺的充分进行。
得到球体混料坯体后，本发明将所述球体混料坯体进行烧结处理，得到陶粒毛坯。在本发明中，所述烧结的温度优选为1000～1200℃，更优选为1030～1170℃，进一步优选为1050～1150℃。在本发明中，所述烧结的时间优选为10～70min，更优选为20～60min，进一步优选为20～40min，最优选为30min。本发明通过烧结，生成霞石[Na3K(Si0.553Al0.447)8O16]、钙钛矿(CaTiO3)、钙铝榴石(CaFe0.6Al1.3Si1.08O6)和石英相(SiO2)，有助于提高陶粒毛坯的强度和耐腐蚀性，便于后续改性赤泥质陶瓷的多次循环使用；同时成孔剂气化，在陶粒毛坯内部形成一定的孔结构。
本发明在烧结处理前，优选还包括干燥处理。在本发明中，所述干燥处理优选包括依次进行的室温干燥和烘干。在本发明中，所述室温干燥的时间优选为3～5天，更优选为4天。在本发明中，所述烘干的温度优选为70～100℃，更优选为75～95℃。在本发明中，所述烘干的时间优选为2～3h，更优选为2～2.5h，最优选为2h。本发明通过干燥处理避免直接进行烧结导致的陶粒毛坯内应力过大、陶粒毛坯易破碎等问题。
得到陶粒毛坯后，本发明将所述陶粒毛坯依次进行预处理和改性处理，得到改性陶粒前驱体。在本发明中，所述预处理优选包括：将陶粒毛坯依次进行酸浸、去离子水冲洗和干燥；本发明经过预处理，得到待改性球坯。在本发明中，所述酸浸用溶液的浓度优选为0.5～2mol/L，更优选为0.7～1.8mol/L，进一步优选为1～1.5mol/L。在本发明中，所述酸浸的时间优选为12～36h，更优选为15～33h，进一步优选为18～30h。在本发明中，所述酸浸用酸优选为盐酸、硝酸或硫酸，更优选为盐酸或硝酸，进一步优选为盐酸。本发明通过酸浸使被堵塞的部分闭孔在酸腐蚀的作用下形成连通开孔，同时增加陶粒毛坯表面和孔道内部的粗糙度，便于改性元素的负载。
本发明对所述去离子水冲洗的方式和次数没有特殊限定，以能去除酸浸残液即可。本发明对所述干燥的设备没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的干燥设备即可，具体的如干燥箱。在本发明中，所述干燥的温度优选为70～100℃，更优选为80～100℃；所述干燥的时间优选为2～3h，更优选为2.2～2.8h。本发明通过干燥去除待改性球坯表面水分。
在进行预处理前，本发明优选还包括将所述陶粒毛坯依次进行过筛和冷却处理。在本发明中，所述过筛处理后陶粒毛坯的粒径优选为4～8mm。本发明通过过筛处理，筛选出大小一致的陶粒毛坯，以便于进行后续操作。在本发明中，所述冷却处理的方式优选为随炉冷却。
得到待改性球坯后，本发明将所述待改性球坯进行改性处理，得到改性陶粒前驱体。在本发明中，所述改性处理优选为改性溶液浸泡。在本发明中，所述改性溶液的溶质优选为镧盐和/或铈盐。在本发明中，所述镧盐优选为硝酸镧和/或氯化镧，所述铈盐优选为硝酸铈和/或氯化铈。在本发明中，所述改性溶液的浓度优选为0.1～0.5mol/L，更优选为0.15～0.45mol/L，进一步优选为0.2～0.4mol/L。在本发明中，所述改性溶液浸泡的温度优选为30～70℃，更优选为35～65℃，进一步优选为40～60℃，最优选为45～50℃。在本发明中，所述改性溶液浸泡的时间优选为6～12h，更优选为7～12h，进一步优选为8～12h。本发明通过浸泡，使改性元素镧和/或铈以镧盐和/或铈盐的形式负载在多孔结构陶瓷颗粒的表面和内部孔道上，为后续处理奠定物质基础。
在所述改性处理前，本发明优选还包括将所述待改性球坯进行冷却处理。在本发明中，所述冷却处理的方式优选为随炉冷却。
得到改性陶粒前驱体后，本发明将所述改性陶粒前驱体干燥后焙烧，得到改性赤泥质多孔陶瓷。在本发明中，所述干燥的温度优选为70～100℃，更优选为75～100℃，进一步优选为80～100℃；所述干燥的时间优选为2～3h，更优选为2.2～2.8h。在本发明中，所述焙烧的温度优选为350～550℃，更优选为390～510℃，进一步优选为450～500℃，最优选为500℃。在本发明中，所述焙烧的时间优选为2～4h，更优选为2.5～3.5h，进一步优选为2.8～3.2h，最优选为3h。本发明通过干燥，使负载的改性元素铈和/或镧以化合物的形式结晶析出；通过焙烧，使改性元素化合物固定在多孔结构陶瓷颗粒的表面和内部孔道。在本发明中，所述焙烧后，改性元素优选以氧化物的形式存在。
本发明先高温烧结，使球体混料坯体烧制成具有较高机械强度的陶粒毛坯；并且本发明通过高温烧结，使赤泥形成颗粒状陶粒毛坯，能够有效避免原赤泥质中的金属离子和有机质在应用过程中浸出。本发明再低温焙烧，使改性元素化合物固定在赤泥质多孔陶瓷颗粒的表面和内部孔道的表面。
本发明还提供了上述技术方案所述改性赤泥质多孔陶瓷或所述制备方法得到的改性赤泥质多孔陶瓷在含氟废水处理中的应用。
在本发明中，所述应用的方式优选包括将所述改性赤泥质多孔陶瓷作为吸附滤料对废水中氟离子进行吸附。本发明对所述含氟废水的来源没有特殊限定，任何含氟废水均可。在本发明中，所述含氟废水中氟离子的浓度优选为10～30mg/L。在本发明中，所述改性赤泥质多孔陶瓷与所述含氟废水的质量体积比优选为30～80g：1L。在本发明中，所述吸附的温度优选为18～25℃。在本发明中，所述吸附优选在动态或静态的状态下进行，更优选为静态。
在本发明中，所述改性赤泥质多孔陶瓷在含氟废水处理后优选为循环使用。在本发明中，所述循环使用的方法优选为将所述进行含氟废水处理后的改性赤泥质多孔陶瓷依次经洗涤和干燥处理后，再次用于含氟废水处理。本发明对所述洗涤和干燥的方式没有特殊限定，以能够去除含氟废水处理后改性赤泥质多孔陶瓷上吸附的氟离子即可。
为了进一步说明本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明提供的改性赤泥质多孔陶瓷进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例1～5中赤泥和粉煤灰的成分质量百分比含量为表1所示。
实施例1
按照图1所示流程图进行改性赤泥质多孔陶瓷的制备：
按照赤泥和粉煤灰总量61wt.％(赤泥和粉煤灰质量比为4:1)，硬脂酸20wt.％，硼砂4wt.％，水15wt.％的比例关系，将赤泥、粉煤灰、硬脂酸、硼砂和水混合后成球造粒得到球体混料坯体。
将所述球体混料坯体在鼓风干燥箱于100℃条件下干燥2h，筛分出粒径在4～8mm的球体混料坯体，随后在1150℃条件下烧结30min，得到陶粒毛坯。
将陶粒毛坯用1mol/L的盐酸溶液浸泡24h后，用去离子水反复冲洗至中性，置于100℃条件下干燥箱中烘干2h，得到待改性球坯。
取0.1mol/L硝酸镧溶液100mL置于250mL锥形瓶中，加入20g待改性球坯，于45℃条件下浸泡12h，得到改性陶粒前驱体，浸泡过程中需将锥形瓶以胶塞封口，防止水分蒸发影响硝酸镧浓度。
将改性陶粒前驱体放入干燥箱中于100℃条件下干燥2h后，于500℃条件下焙烧3h，得到改性赤泥质多孔陶瓷。
实施例2
按照赤泥和粉煤灰质量比为9:1，硬脂酸20wt.％，硼砂4w.t％，水15wt.％的比例关系，将赤泥、粉煤灰、硬脂酸、硼砂和水混合后成球造粒得到球体混料坯体。
将所述球体混料坯体在鼓风干燥箱于100℃条件下干燥2h，筛分出粒径在4～8mm的球体混料坯体，随后在1150℃条件下烧结30min，得到陶粒毛坯。
将陶粒毛坯用1mol/L的盐酸溶液浸泡24h后，用去离子水反复冲洗至中性，置于100℃条件下干燥箱中烘干2h，得到待改性球坯。
取0.1mol/L硝酸镧溶液100mL置于250mL锥形瓶中，加入20g待改性球坯，于45℃条件下浸泡12h，得到改性陶粒前驱体，浸泡过程中需将锥形瓶以胶塞封口，防止水分蒸发影响硝酸镧浓度。
将改性陶粒前驱体放入干燥箱中于100℃条件下干燥2h后，于500℃条件下焙烧3h，得到改性赤泥质多孔陶瓷。
实施例3
按照赤泥和粉煤灰质量比为7:3，硬脂酸20wt.％，硼砂4wt.％，水15wt.％的比例关系，将赤泥、粉煤灰、硬脂酸、硼砂和水混合后成球造粒得到球体混料坯体。
将所述球体混料坯体在鼓风干燥箱于100℃条件下干燥2h，筛分出粒径在4～8mm的球体混料坯体，随后在1150℃条件下烧结30min，得到陶粒毛坯。
将陶粒毛坯用1mol/L的盐酸溶液浸泡24h后，用去离子水反复冲洗至中性，置于100℃条件下干燥箱中烘干2h，得到待改性球坯。
取0.1mol/L硝酸镧溶液100mL置于250mL锥形瓶中，加入20g待改性球坯，于45℃条件下浸泡12h，得到改性陶粒前驱体，浸泡过程中需将锥形瓶以胶塞封口，防止水分蒸发影响硝酸镧浓度。
将改性陶粒前驱体放入干燥箱中于100℃条件下干燥2h后，于500℃条件下焙烧3h，得到改性赤泥质多孔陶瓷。
实施例4
按照赤泥和粉煤灰质量比为6:4，硬脂酸20wt.％，硼砂4wt.％，水15wt.％的比例关系，将赤泥、粉煤灰、硬脂酸、硼砂和水混合后成球造粒得到球体混料坯体。
将所述球体混料坯体在鼓风干燥箱于100℃条件下干燥2h，筛分出粒径在4～8mm的球体混料坯体，随后在1150℃条件下烧结30min，得到陶粒毛坯。
将陶粒毛坯用1mol/L的盐酸溶液浸泡24h后，用去离子水反复冲洗至中性，置于100℃条件下干燥箱中烘干2h，得到待改性球坯。
取0.1mol/L硝酸镧溶液100mL置于250mL锥形瓶中，加入20g待改性球坯，于45℃条件下浸泡12h，得到改性陶粒前驱体，浸泡过程中需将锥形瓶以胶塞封口，防止水分蒸发影响硝酸镧浓度。
将改性陶粒前驱体放入干燥箱中于100℃条件下干燥2h后，于500℃条件下焙烧3h，得到改性赤泥质多孔陶瓷。
对实施例1～4所得改性赤泥质多孔陶瓷进行XRD检测，检测结果如图2所示。由图2可知，改性赤泥质多孔陶粒的物相组成主要为：霞石[Na3K(Si0.553Al0.447)8O16]、钙铝榴石(CaFe0.6Al1.3Si1.08O6)、钙钛矿(CaTiO3)，以及无定形态的石英相(SiO2)。
实施例5
按照赤泥和粉煤灰质量比为8:2，硬脂酸20wt.％，硼砂6wt.％，水15wt.％的比例关系，将赤泥、粉煤灰、硬脂酸、硼砂和水混合后成球造粒得到球体混料坯体。
将所述球体混料坯体在鼓风干燥箱于60℃条件下干燥2h，筛分出粒径在4～8mm的球体混料坯体，随后在1150℃条件下烧结30min，得到陶粒毛坯。
将陶粒毛坯用1mol/L的盐酸溶液浸泡24h后，用去离子水反复冲洗至中性，置于100℃条件下干燥箱中烘干2h，得到待改性球坯。
取0.1mol/L硝酸镧溶液100mL置于250mL锥形瓶中，加入20g待改性球坯，于45℃条件下浸泡12h，得到改性陶粒前驱体，浸泡过程中需将锥形瓶以胶塞封口，防止水分蒸发影响硝酸镧浓度。
将改性陶粒前驱体放入干燥箱中于100℃条件下干燥2h后，于500℃条件下焙烧3h，得到改性赤泥质多孔陶瓷。
对实施例5所得改性赤泥质多孔陶瓷进行SEM检测，结果如图3所示。由图3可知，当硼砂添加量为6％时，改性赤泥质多孔陶粒的内部大孔结构出现釉化。
采用GB/T1996-1996中煮沸法测定实施例1～5所得改性赤泥质多孔陶瓷的显气孔率、体积密度和吸水率；采用中国长春试验机研究所生产的CSS-88010型号的电子万能试验机测定实施例1～5所得改性赤泥质多孔陶瓷的抗压碎强度，检测结果见表2。
说明：由于多孔陶粒的形状不规则，无法测定其受压面积，因此本发明多孔陶粒的力学性能用抗压碎强度表征，具体操作为：从待测样品中随机选取10颗，在所述电子万能试验机下进行压力测试，10个样品测试平均值即为所述改性赤泥质多孔陶瓷的抗压碎强度。
表2实施例1～5改性赤泥质多孔陶瓷测试结果
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
显气孔率/％ 36.9 32.2 39.8 44.1 29.2
体积密度/g/cm<sup>3</sup> 2.10 2.33 1.97 1.88 2.38
吸水率/％ 22.1 17.2 24.8 26.8 17.1
抗压碎强度/(N/颗) 416.169 490.256 334.576 270.632 637.486
由表2可见，本发明提供的改性赤泥质多孔陶瓷的显气孔率达到29.2～44.1％，显气孔率高，同时体积密度为1.88～2.38g/cm3，吸水率为17.1～26.8％，具有的多孔结构，有利于增大比表面积，发挥高效吸附作用；抗压碎强度达到637.486N/颗，具有极好的抗压碎强度。
应用例1
将1.5602g实施例1中制备的改性赤泥质多孔陶瓷于20℃条件下置于50mL浓度为10mg/L的氟离子溶液中进行氟离子吸附处理，分别测定第20min、第40min和第60min时的吸附结果，吸附结果见表3。
应用例2
将1.4516g实施例2中制备的改性赤泥质多孔陶瓷于20℃条件下置于50mL浓度为10mg/L的氟离子溶液中进行氟离子吸附处理，分别测定第20min、第40min和第60min时的吸附结果，吸附结果见表3。
应用例3
将1.5496g实施例3中制备的改性赤泥质多孔陶瓷于20℃条件下置于50mL浓度为10mg/L的氟离子溶液中进行氟离子吸附处理，分别测定第20min、第40min和第60min时的吸附结果，吸附结果见表3。
对比例1
按照赤泥和粉煤灰质量比为8:2，硬脂酸20wt％，硼砂4wt％，水15wt％的比例关系，将赤泥、粉煤灰、硬脂酸、硼砂和水混合后成球造粒得到球体混料坯体。
将所述球体混料坯体在鼓风干燥箱于60℃条件下干燥24h，筛分出粒径在4～8mm的球体混料坯体，随后在1150℃条件下烧结30min，得到陶粒毛坯。
将陶粒毛坯用1mol/L的盐酸溶液浸泡24h后，用去离子水反复冲洗至中性，置于105℃条件下干燥箱中烘干2h，得到球坯。
将球坯放入干燥箱中于105℃条件下干燥2h后，于500℃条件下焙烧3h，得到赤泥质多孔陶瓷。
将1.4500g赤泥质多孔陶瓷于20℃条件下置于50mL浓度为10mg/L的F离子溶液中进行氟离子吸附处理，分别测定第20min、第40min和第60min时的吸附结果，吸附结果见表3。
表3应用例1～3及对比例1吸附测试结果(去除百分比％)
Figure BDA0002035476720000111
Figure BDA0002035476720000121
由表3可知，本发明提供的改性赤泥质多孔陶瓷对含氟废水中氟离子的去除率可达到72.5％，而未改性赤泥质多孔陶瓷对含氟废水中氟离子的去除率只能达到43％，本发明提供的改性赤泥质多孔陶瓷对含氟废水中氟离子的吸附作用显著，能够有效去除含氟废水中氟离子。
从上述实施例可以看出，本发明提供的制备方法制备的改性赤泥质多孔陶瓷含F废水中的F离子具有较好的去除效果。本发明提供的制备方法操作简单、条件温和、工艺易控，适宜大规模工业推广。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种改性赤泥质多孔陶瓷，其特征在于，所述改性赤泥质多孔陶瓷包括多孔结构陶瓷颗粒以及固定在多孔结构陶瓷颗粒的表面和内部孔道的改性元素化合物。
2.权利要求1所述的改性赤泥质多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将包括赤泥、粉煤灰、成孔剂、稳泡剂和水的混合物依次进行成型处理和烧结处理，得到陶粒毛坯；
(2)将所述陶粒毛坯依次进行预处理和改性处理，得到改性陶粒前驱体；
(3)将所述改性陶粒前驱体干燥后焙烧，得到改性赤泥质多孔陶瓷。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的成孔剂为硬脂酸、碳粉、稻壳、淀粉和锯末中的一种或多种；所述稳泡剂为硼砂、磷酸三钠和硼酸中的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，以质量百分含量计，所述步骤(1)混合物中成孔剂为10～25％，稳泡剂为2～6％，水为10～20％，余量为赤泥和粉煤灰；所述赤泥和粉煤灰的质量比为(3～4)：(1～2)。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中烧结处理的温度为1000～1200℃，时间为10～70min。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中预处理包括：将陶粒毛坯依次进行酸浸、去离子水冲洗和干燥。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述酸浸用溶液的浓度为0.5～2mol/L；所述酸浸的时间为12～36h。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述改性处理为改性溶液浸泡；所述改性溶液的溶质为镧盐和/或铈盐；所述改性溶液的浓度为0.1～0.5mol/L；所述改性溶液浸泡的温度为30～70℃，时间为6～12h。
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中焙烧的温度为350～550℃，时间为2～4h。
10.根据权利要求1所述改性赤泥质多孔陶瓷或权利要求2～9任一项所述制备方法得到的改性赤泥质多孔陶瓷在含氟废水处理中的应用。
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