CN113634222A - 一种赤泥陶粒吸附剂及其制备方法和应用 - Google Patents
一种赤泥陶粒吸附剂及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113634222A CN113634222A CN202110960940.5A CN202110960940A CN113634222A CN 113634222 A CN113634222 A CN 113634222A CN 202110960940 A CN202110960940 A CN 202110960940A CN 113634222 A CN113634222 A CN 113634222A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- red mud
- particles
- adsorbent
- ceramsite
- parts
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 89
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 23
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 23
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 20
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 16
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 16
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 claims description 8
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 6
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 6
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims description 5
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 19
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 abstract description 8
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 abstract description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 8
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 5
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M Sodium bicarbonate-14C Chemical compound [Na+].O[14C]([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001748 carbonate mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000012851 eutrophication Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000011882 ultra-fine particle Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/04—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium
- B01J20/041—Oxides or hydroxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/06—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/06—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
- B01J20/08—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04 comprising aluminium oxide or hydroxide; comprising bauxite
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
- B01J20/103—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate comprising silica
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J20/28011—Other properties, e.g. density, crush strength
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J20/28057—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area
- B01J20/28061—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area being in the range 100-500 m2/g
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J20/28069—Pore volume, e.g. total pore volume, mesopore volume, micropore volume
- B01J20/28071—Pore volume, e.g. total pore volume, mesopore volume, micropore volume being less than 0.5 ml/g
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/3042—Use of binding agents; addition of materials ameliorating the mechanical properties of the produced sorbent
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/305—Addition of material, later completely removed, e.g. as result of heat treatment, leaching or washing, e.g. for forming pores
- B01J20/3064—Addition of pore forming agents, e.g. pore inducing or porogenic agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/288—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using composite sorbents, e.g. coated, impregnated, multi-layered
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/105—Phosphorus compounds
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
Abstract
本发明属于吸附剂技术领域。本发明提供了一种赤泥陶粒吸附剂，由包含如下质量份的原料制备得到：活化赤泥颗粒50～60份；粉煤灰10～20份；粘结剂2～4份；成孔剂1～3份。本发明还提供了一种赤泥陶粒吸附剂的制备方法和应用。本发明的赤泥陶粒吸附剂的比表面积大，孔隙率高，对磷酸盐的吸附量达到75.5～88mg/g，去除率达到95～98％；赤泥陶粒吸附剂强度可达2～4kPa；耐温稳定性好。
Description
技术领域
本发明涉及吸附剂技术领域，尤其涉及一种赤泥陶粒吸附剂及其制备方法和应用。
背景技术
污水中剩余的磷长期排入河流和湖泊等水体会造成富集，并形成富营养化污染问题，必须对污水进行深度除磷。目前常用的污水深度除磷技术主要有化学混凝沉淀技术和吸附技术，其中利用吸附剂吸附除磷具有操作简单、运行稳定、可重复利用等优点，在污水深度除磷领域具有广阔的应用前景。
赤泥是以铝土矿为原料生产氧化铝过程中产生的极细颗粒，具有污染性且不可溶，是有色冶金行业中排放的强碱性固体废弃物。每生产一吨氧化铝，大约产生赤泥0.8～1.5吨。随着氧化铝产量的逐年增长和铝土矿品位的逐渐降低，赤泥的年产生量不断增加。赤泥大量堆存，既占用土地，浪费资源，又易造成环境污染和安全隐患。
赤泥具有含铁量高、高温稳定性好、孔隙多、粒度细和比表面积大等优点，将其应用于重金属、有机污染废水的处理，取得了较好的效果。将赤泥制备成颗粒吸附剂，既可以实现赤泥的资源化利用又可以实现对污水中磷的深度处理或回收，但是现有的赤泥颗粒吸附剂存在吸附能力差、强度低、气孔率低、焙烧温度高等问题。
因此，研究开发一种具有优异的吸附性能、高强度和气孔率，制备工艺简单，成本低的赤泥陶粒吸附剂，具有重要的经济价值和环境效益。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足提供一种赤泥陶粒吸附剂及其制备方法和应用。本发明的赤泥陶粒吸附剂的比表面积大，孔隙率高，对磷酸盐的吸附量达到75.5～88mg/g，去除率达到95～98％；赤泥陶粒吸附剂强度可达2～4kPa；耐温稳定性好。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种赤泥陶粒吸附剂，由包含如下质量份的原料制备得到：活化赤泥颗粒50～60份；粉煤灰10～20份；粘结剂2～4份；成孔剂1～3份。
作为优选，所述活化赤泥颗粒和粉煤灰的粒径独立的为180～220μm；所述粘结剂包含壳聚糖和/或硅酸盐水泥；所述成孔剂包含碳酸氢钠和/或双氧水；所述双氧水中，过氧化氢的质量分数为4～7％。
作为优选，所述活化赤泥颗粒的制备方法包含如下步骤：
1)将赤泥顺次进行干燥处理、细化处理，得到赤泥颗粒；
2)将赤泥颗粒在盐酸溶液中进行活化，得到活化赤泥颗粒。
作为优选，步骤1)所述干燥处理之前用氯化钙溶液将赤泥的pH值调节至8.8～9.0；所述干燥处理的温度为120～135℃，时间为4～6h；所述赤泥颗粒的粒径为180～220μm。
作为优选，步骤2)所述赤泥颗粒在盐酸溶液中的浓度为1～2g/L，所述盐酸溶液的浓度为10～12mol/L；所述活化的温度为50～60℃，时间为2～3h。
本发明还提供了一种所述的赤泥陶粒吸附剂的制备方法，包含如下步骤：
①将活化赤泥颗粒、粉煤灰、粘结剂、成孔剂和水混合后进行成型处理，得到混合物颗粒；
②将混合物颗粒顺次进行干燥处理、焙烧处理，得到赤泥陶粒吸附剂。
作为优选，步骤①所述活化赤泥颗粒和水的质量比为50～60:40～50；所述混合物颗粒的粒径为3～4mm。
作为优选，步骤②所述干燥处理的温度为25～30℃，时间为15～20h；所述焙烧处理为混合物颗粒在280～330℃焙烧30～50min之后在350～400℃焙烧20～40min。
作为优选，步骤②升温至280～330℃的升温速率为5～7℃/min，升温至350～400℃的升温速率为4～6℃/min。
本发明还提供了一种所述的赤泥陶粒吸附剂在吸附磷方面的应用。
本发明的有益效果包括以下几点：
1)本发明的赤泥陶粒吸附剂粒度小、比表面积大，孔隙率提高；对磷酸盐具有优异的吸附性能和去除率，吸附效率高，对磷酸盐的吸附量达到75.5～88mg/g，去除率达到95～98％。
2)本发明的赤泥陶粒吸附剂强度高，可达2～4kPa；耐温稳定性好；循环利用率高；易于实现固液分离。
3)本发明的赤泥陶粒吸附剂实现了含磷废水达标排放，解决了赤泥堆放对资源的浪费和环境的污染问题。
具体实施方式
本发明提供了一种赤泥陶粒吸附剂，由包含如下质量份的原料制备得到：活化赤泥颗粒50～60份；粉煤灰10～20份；粘结剂2～4份；成孔剂1～3份。
本发明的赤泥陶粒吸附剂包含50～60份活化赤泥颗粒，优选为52～58份，进一步优选为54～56份，更优选为55份。
本发明所述活化赤泥颗粒的粒径优选为180～220μm，进一步优选为190～210μm，更优选为200μm。
本发明所述活化赤泥颗粒的制备方法优选包含如下步骤：
1)将赤泥顺次进行干燥处理、细化处理，得到赤泥颗粒；
2)将赤泥颗粒在盐酸溶液中进行活化，得到活化赤泥颗粒。
本发明步骤1)所述干燥处理之前优选用氯化钙溶液将赤泥的pH值调节至8.8～9.0；所述干燥处理的温度优选为120～135℃，进一步优选为123～132℃，进一步优选为125～128℃；所述干燥处理的时间优选为4～6h，进一步优选为5h；所述赤泥颗粒的粒径优选为180～220μm，进一步优选为190～210μm，更优选为200μm。
本发明步骤2)所述赤泥颗粒在盐酸溶液中的浓度优选为1～2g/L，进一步优选为1.2～1.8g/L，更优选为1.5～1.6g/L；所述盐酸溶液的浓度优选为10～12mol/L，进一步优选为11mol/L；所述活化的温度优选为50～60℃，进一步优选为52～58℃，更优选为55～56℃；所述活化的时间优选为2～3h，进一步优选为2.5h。
本发明的赤泥陶粒吸附剂包含10～20份粉煤灰，优选为12～18份，进一步优选为14～16份，更优选为15份。
本发明所述粉煤灰的粒径优选为180～220μm，进一步优选为190～210μm，更优选为200μm。
本发明的赤泥陶粒吸附剂包含2～4份粘结剂，优选为2.5～3.5份，进一步优选为3份。
本发明所述粘结剂优选包含壳聚糖和/或硅酸盐水泥，当同时包含壳聚糖和硅酸盐水泥时，二者优选以等质量比进行混合。
本发明的赤泥陶粒吸附剂包含1～3份成孔剂，优选为1.5～2.5份，进一步优选为2份。
本发明所述成孔剂优选包含碳酸氢钠和/或双氧水；当同时包含碳酸氢钠和双氧水时，二者优选以等质量比进行混合；所述双氧水中，过氧化氢的质量分数优选为4～7％，进一步优选为5～6％。
本发明还提供了一种所述的赤泥陶粒吸附剂的制备方法，包含如下步骤：
①将活化赤泥颗粒、粉煤灰、粘结剂、成孔剂和水混合后进行成型处理，得到混合物颗粒；
②将混合物颗粒顺次进行干燥处理、焙烧处理，得到赤泥陶粒吸附剂。
本发明步骤①所述活化赤泥颗粒和水的质量比优选为50～60:40～50，进一步优选为52～58:42～48，更优选为54～56:44～46；所述混合物颗粒的粒径优选为3～4mm，进一步优选为3.5mm。
本发明步骤②所述干燥处理的温度优选为25～30℃，进一步优选为26～28℃；所述干燥处理的时间优选为15～20h，进一步优选为16～18h，更优选为17h；所述焙烧处理优选为混合物颗粒顺次经过两次焙烧；第一次焙烧的温度优选为280～330℃，进一步优选为290～310℃，更优选为300℃；第二次焙烧的温度优选为350～400℃，进一步优选为360～380℃，更优选为370℃；第一次焙烧的时间优选为30～50min，进一步优选为35～45min，更优选为40min；第二次焙烧的时间优选为20～40min，进一步优选为25～35min，更优选为30min。
本发明通过盐酸活化赤泥颗粒、粉煤灰、粘结剂和成孔剂的合理配合，能够大幅度降低赤泥陶粒吸附剂的焙烧温度。
本发明步骤②升温至280～330℃的升温速率优选为5～7℃/min，进一步优选为6℃/min；升温至350～400℃的升温速率优选为4～6℃/min，进一步优选为5℃/min。
本发明的赤泥和粉煤灰中的部分金属氧化物(如CaO、Al2O3)和氧化硅等成分通过焙烧处理能够形成结构相对稳定的硅酸盐，使赤泥陶粒吸附剂的强度增大，提高吸附剂的抗水力冲击负荷能力，赤泥和粉煤灰中的水合矿物和碳酸盐矿物易分解并释放出水分或气体，增大颗粒内部的孔隙结构。
本发明的焙烧处理得到的赤泥陶粒吸附剂粒度小，孔隙发达，表面积大，耐温稳定性好。
本发明还提供了一种所述的赤泥陶粒吸附剂在吸附磷方面的应用。
本发明的赤泥陶粒吸附剂对磷酸盐具有优异的吸附性能和去除率，吸附效率高，对磷酸盐的吸附量达到75.5～88mg/g，去除率达到95～98％。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
用氯化钙溶液将赤泥的pH值调节至8.8，然后将赤泥在122℃下干燥6h，进行筛分处理，得到粒径为190μm的赤泥颗粒。
将1kg赤泥颗粒在浓度为10mol/L的盐酸溶液中活化3h，赤泥在盐酸溶液中的浓度为1.2g/L，活化的温度为52℃，得到活化赤泥颗粒。
将520g活化赤泥颗粒、120g粉煤灰(粒径为190μm)、22g壳聚糖、13g碳酸氢钠和430g水混合均匀后进行成型处理，得到粒径为3mm的混合物颗粒，将混合物颗粒在25℃下干燥20h，将干燥产物以5℃/min的升温速率升温至290℃，在290℃下焙烧48min；然后以4.2℃/min的升温速率升温至360℃，在360℃下焙烧37min，得到赤泥陶粒吸附剂。
实施例2
用氯化钙溶液将赤泥的pH值调节至9.0，然后将赤泥在132℃下干燥4h，进行筛分处理，得到粒径为210μm的赤泥颗粒。
将1kg赤泥颗粒在浓度为12mol/L的盐酸溶液中活化2h，赤泥在盐酸溶液中的浓度为1.8g/L，活化的温度为58℃，得到活化赤泥颗粒。
将580g活化赤泥颗粒、180g粉煤灰(粒径为210μm)、19g壳聚糖、19g硅酸盐水泥、14g碳酸氢钠、14g双氧水(过氧化氢的质量分数为5％)和480g水混合均匀后进行成型处理，得到粒径为4mm的混合物颗粒，将混合物颗粒在28℃下干燥16h，将干燥产物以7℃/min的升温速率升温至310℃，在310℃下焙烧32min；然后以5.8℃/min的升温速率升温至380℃，在380℃下焙烧25min，得到赤泥陶粒吸附剂。
实施例3
用氯化钙溶液将赤泥的pH值调节至8.9，然后将赤泥在128℃下干燥5h，进行筛分处理，得到粒径为200μm的赤泥颗粒。
将1kg赤泥颗粒在浓度为11mol/L的盐酸溶液中活化2.5h，赤泥在盐酸溶液中的浓度为1.5g/L，活化的温度为55℃，得到活化赤泥颗粒。
将550g活化赤泥颗粒、150g粉煤灰(粒径为200μm)、30g壳聚糖、20g双氧水(过氧化氢的质量分数为6％)和450g水混合均匀后进行成型处理，得到粒径为3.5mm的混合物颗粒，将混合物颗粒在28℃下干燥18h，将干燥产物以6℃/min的升温速率升温至300℃，在300℃下焙烧40min；然后以5℃/min的升温速率升温至370℃，在370℃下焙烧30min，得到赤泥陶粒吸附剂。
对比例1
将实施例3的活化赤泥颗粒替换为赤泥颗粒，赤泥的干燥、筛分处理与实施例3相同，其他条件与实施例3相同。
对比例2
将实施例3的壳聚糖替换为等质量的膨润土，赤泥颗粒在盐酸中活化温度为70℃，时间为5h，其他条件与实施例3相同。
对比例3
将实施例3的赤泥颗粒的干燥产物以10℃/min的升温速率升温至450℃进行一次焙烧，焙烧时间为1h，其他条件与实施例3相同。
对实施例1～3和对比例1～3的赤泥陶粒吸附剂的比表面积和孔隙容积进行测试。
配制磷的浓度为1g/L，pH值为7.5的磷酸盐溶液，分别加入等质量的实施例1～3和对比例1～3的赤泥陶粒吸附剂，在35℃下以180r/min的转速搅拌30h，测试溶液中的磷浓度，计算每克吸附剂对磷的吸附量。
实施例1～3和对比例1～3的吸附剂的比表面积和孔隙容积，吸附剂对磷的吸附量结果如表1所示。
表1不同吸附剂的比表面积和孔隙容积、磷的吸附量
| 吸附剂 | 比表面积(m<sup>2</sup>/g) | 孔隙容积(mL/g) | 磷的吸附量(mg/g) |
| 实施例1 | 122 | 0.10 | 78.1 |
| 实施例2 | 125 | 0.12 | 82.2 |
| 实施例3 | 128 | 0.15 | 86.5 |
| 对比例1 | 58 | 0.018 | 62.5 |
| 对比例2 | 80 | 0.02 | 70.1 |
| 对比例3 | 75 | 0.022 | 65.7 |
由表1可知，本发明的赤泥陶粒吸附剂的比表面积和孔隙容积非常大，具有优异的磷的吸附量。
本发明的赤泥陶粒吸附剂的粒度小，对磷酸盐的吸附量达到75.5～88mg/g，去除率达到95～98％；本发明的赤泥陶粒吸附剂强度高，可达2～4kPa；耐温稳定性好；循环利用率高；易于实现固液分离。
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)
1.一种赤泥陶粒吸附剂，其特征在于，由包含如下质量份的原料制备得到：活化赤泥颗粒50～60份；粉煤灰10～20份；粘结剂2～4份；成孔剂1～3份。
2.根据权利要求1所述的赤泥陶粒吸附剂，其特征在于，所述活化赤泥颗粒和粉煤灰的粒径独立的为180～220μm；所述粘结剂包含壳聚糖和/或硅酸盐水泥；所述成孔剂包含碳酸氢钠和/或双氧水；所述双氧水中，过氧化氢的质量分数为4～7％。
3.根据权利要求1或2所述的赤泥陶粒吸附剂，其特征在于，所述活化赤泥颗粒的制备方法包含如下步骤：
1)将赤泥顺次进行干燥处理、细化处理，得到赤泥颗粒；
2)将赤泥颗粒在盐酸溶液中进行活化，得到活化赤泥颗粒。
4.根据权利要求3所述的赤泥陶粒吸附剂，其特征在于，步骤1)所述干燥处理之前用氯化钙溶液将赤泥的pH值调节至8.8～9.0；所述干燥处理的温度为120～135℃，时间为4～6h；所述赤泥颗粒的粒径为180～220μm。
5.根据权利要求4所述的赤泥陶粒吸附剂，其特征在于，步骤2)所述赤泥颗粒在盐酸溶液中的浓度为1～2g/L，所述盐酸溶液的浓度为10～12mol/L；所述活化的温度为50～60℃，时间为2～3h。
6.权利要求1～5任意一项所述的赤泥陶粒吸附剂的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：
①将活化赤泥颗粒、粉煤灰、粘结剂、成孔剂和水混合后进行成型处理，得到混合物颗粒；
②将混合物颗粒顺次进行干燥处理、焙烧处理，得到赤泥陶粒吸附剂。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤①所述活化赤泥颗粒和水的质量比为50～60:40～50；所述混合物颗粒的粒径为3～4mm。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，步骤②所述干燥处理的温度为25～30℃，时间为15～20h；所述焙烧处理为混合物颗粒在280～330℃焙烧30～50min之后在350～400℃焙烧20～40min。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤②升温至280～330℃的升温速率为5～7℃/min，升温至350～400℃的升温速率为4～6℃/min。
10.权利要求1～5任意一项所述的赤泥陶粒吸附剂在吸附磷方面的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110960940.5A CN113634222A (zh) | 2021-08-20 | 2021-08-20 | 一种赤泥陶粒吸附剂及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110960940.5A CN113634222A (zh) | 2021-08-20 | 2021-08-20 | 一种赤泥陶粒吸附剂及其制备方法和应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113634222A true CN113634222A (zh) | 2021-11-12 |
Family
ID=78423129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110960940.5A Pending CN113634222A (zh) | 2021-08-20 | 2021-08-20 | 一种赤泥陶粒吸附剂及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113634222A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114618423A (zh) * | 2022-03-01 | 2022-06-14 | 湖北富邦科技股份有限公司 | 一种多孔结构复合吸附材料的制备方法 |
| CN114702332A (zh) * | 2022-03-23 | 2022-07-05 | 山东科技大学 | 一种赤泥陶瓷球载氧体及其制备方法与应用 |
| CN116492978A (zh) * | 2023-05-05 | 2023-07-28 | 陕西科技大学 | Zn2+改性工业废料赤泥的ZAS/GRM复合材料及其制备方法和应用 |
| CN116751989A (zh) * | 2023-06-21 | 2023-09-15 | 唐山鑫丰锂业有限公司 | 一种盐湖卤水提锂的方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1380137A (zh) * | 2002-03-14 | 2002-11-20 | 安徽工业大学华冶自动化工程公司 | 一种用于废水处理球型多孔轻质陶粒及其制造方法 |
| CN101143312A (zh) * | 2006-09-12 | 2008-03-19 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种用于水处理的粒状赤泥吸附剂的制造与再生方法 |
| CN104888686A (zh) * | 2015-06-26 | 2015-09-09 | 湖南大学 | 一种用于磷酸盐吸附的颗粒赤泥基吸附剂制备方法 |
| CN104998624A (zh) * | 2015-07-23 | 2015-10-28 | 北京宝鸿锐科环境科技有限公司 | 一种除磷吸附剂的造粒方法 |
| CN107963902A (zh) * | 2017-12-04 | 2018-04-27 | 昆明理工大学 | 一种高吸水性陶粒的制备方法 |
| CN109603734A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-04-12 | 博域环保技术研究院(南京)有限公司 | 基于河道底泥的磷吸附剂及其回用于河道水体处理的应用 |
| CN109731544A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-05-10 | 中国矿业大学 | 一种赤泥-炉渣-水泥复合除磷剂制备方法 |
| CN110170295A (zh) * | 2019-06-13 | 2019-08-27 | 昆明理工大学 | 一种除磷吸附剂及其制备方法 |
| CN110465273A (zh) * | 2018-05-09 | 2019-11-19 | 湖州欧美新材料有限公司 | 一种壳聚糖除磷材料的制备方法及壳聚糖除磷材料 |
| CN111825475A (zh) * | 2019-04-22 | 2020-10-27 | 内蒙古科技大学 | 一种改性赤泥质多孔陶瓷及其制备方法和应用 |
-
2021
- 2021-08-20 CN CN202110960940.5A patent/CN113634222A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1380137A (zh) * | 2002-03-14 | 2002-11-20 | 安徽工业大学华冶自动化工程公司 | 一种用于废水处理球型多孔轻质陶粒及其制造方法 |
| CN101143312A (zh) * | 2006-09-12 | 2008-03-19 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种用于水处理的粒状赤泥吸附剂的制造与再生方法 |
| CN104888686A (zh) * | 2015-06-26 | 2015-09-09 | 湖南大学 | 一种用于磷酸盐吸附的颗粒赤泥基吸附剂制备方法 |
| CN104998624A (zh) * | 2015-07-23 | 2015-10-28 | 北京宝鸿锐科环境科技有限公司 | 一种除磷吸附剂的造粒方法 |
| CN107963902A (zh) * | 2017-12-04 | 2018-04-27 | 昆明理工大学 | 一种高吸水性陶粒的制备方法 |
| CN110465273A (zh) * | 2018-05-09 | 2019-11-19 | 湖州欧美新材料有限公司 | 一种壳聚糖除磷材料的制备方法及壳聚糖除磷材料 |
| CN109603734A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-04-12 | 博域环保技术研究院(南京)有限公司 | 基于河道底泥的磷吸附剂及其回用于河道水体处理的应用 |
| CN109731544A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-05-10 | 中国矿业大学 | 一种赤泥-炉渣-水泥复合除磷剂制备方法 |
| CN111825475A (zh) * | 2019-04-22 | 2020-10-27 | 内蒙古科技大学 | 一种改性赤泥质多孔陶瓷及其制备方法和应用 |
| CN110170295A (zh) * | 2019-06-13 | 2019-08-27 | 昆明理工大学 | 一种除磷吸附剂及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| HONGCHENG MI ET AL.: "Preparation of high-strength ceramsite from red mud, fly ash, and bentonite" * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114618423A (zh) * | 2022-03-01 | 2022-06-14 | 湖北富邦科技股份有限公司 | 一种多孔结构复合吸附材料的制备方法 |
| CN114702332A (zh) * | 2022-03-23 | 2022-07-05 | 山东科技大学 | 一种赤泥陶瓷球载氧体及其制备方法与应用 |
| CN116492978A (zh) * | 2023-05-05 | 2023-07-28 | 陕西科技大学 | Zn2+改性工业废料赤泥的ZAS/GRM复合材料及其制备方法和应用 |
| CN116492978B (zh) * | 2023-05-05 | 2024-02-09 | 陕西科技大学 | Zn2+改性工业废料赤泥的ZAS/GRM复合材料及其制备方法和应用 |
| CN116751989A (zh) * | 2023-06-21 | 2023-09-15 | 唐山鑫丰锂业有限公司 | 一种盐湖卤水提锂的方法 |
| CN116751989B (zh) * | 2023-06-21 | 2024-02-09 | 唐山鑫丰锂业有限公司 | 一种盐湖卤水提锂的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113634222A (zh) | 一种赤泥陶粒吸附剂及其制备方法和应用 | |
| CN110548490B (zh) | 一种可回收的镧改性膨润土除磷材料的制备方法及其应用 | |
| CN111704194B (zh) | 一种基于无机非金属矿材料的复合污水处理剂及应用 | |
| CN110624506B (zh) | 一种利用煤气化炉渣制备净水剂的方法及得到的净水剂 | |
| CN112174628B (zh) | 一种兼具类芬顿反应性质的免烧陶粒的制备方法 | |
| CN105152340A (zh) | 一种人工湿地赤泥除磷填料及其制备方法 | |
| CN110698174A (zh) | 一种轻质污泥陶粒、其制备方法及应用 | |
| CN104001479A (zh) | 一种无机矿物水处理剂及其制备方法 | |
| CN113398875A (zh) | 一种粉煤灰基多功能吸附剂的制备方法及应用 | |
| CN108314167B (zh) | 一种除废酸复合碱及其制备方法 | |
| CN114031355A (zh) | 一种多孔相材料复合赤泥砖及其制备方法 | |
| CN110759696B (zh) | 以磷固废为原料的多孔轻质陶粒的制备方法 | |
| CN113289578A (zh) | 气化渣基复合氨氮吸附剂及其制备方法与再生方法及应用和处理含氨氮废水的方法 | |
| CN111790348A (zh) | 一种利用拜耳法赤泥和电解锰渣制备球形颗粒吸附剂的方法 | |
| CN110496607A (zh) | 一种除磷吸附剂pva固载粉末硅酸钙csh凝胶珠的制备方法 | |
| CN115465943A (zh) | 具有缓释碳材料的人工湿地脱氮除磷填料及其制备方法 | |
| CN114890436A (zh) | 一种铸造粉尘制备NaA型沸石材料的方法及应用 | |
| CN111346619B (zh) | 一种改性赤泥质滤料的制备方法及其对低温污水中氨氮的去除 | |
| CN111689788B (zh) | 一种碱泥基陶粒及其制备方法 | |
| CN103466977A (zh) | 一种水泥替代原料的制备方法 | |
| CN113941312A (zh) | 一种铝基除磷材料及其制备方法 | |
| CN114192124A (zh) | 一种天然沸石吸附微球及其制备方法和应用 | |
| CN114540037A (zh) | 一种改性粉煤灰基土壤调理剂的制备方法 | |
| CN114180709A (zh) | 一种利用铸造粘土废砂制作多孔型蒸养除磷生物滤料的方法 | |
| CN110860278A (zh) | 一种地下水用吸附剂及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211112 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |