[發明專利]高鐵粉煤灰合成廉價除砷劑的工藝流程

無效

• 申請號: 200910089455.4
• 申請日: 2009-07-21
• 公開（公告）號: CN101607188A
• 公開（公告）日: 2009-12-23
• 發明（設計）人: 張付申;李益
• 申請（專利權）人: 中國科學院生態環境研究中心
• 主分類號: B01J20/02
• 分類號: B01J20/02;C02F1/28;C02F1/58
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及火力發電廠粉煤灰資源化利用，屬于環境保護與資源綜合利用技術領域，尤其適合于高含鐵廢棄物固體粉末的高附加值資源化利用。

背景技術

隨著電力工業的迅速發展，粉煤灰的排放量與日俱增，對粉煤灰進行系統研究與綜合利用，是關系環境保護與電力工業可持續發展的重大問題。目前，粉煤灰已被應用于建材、筑路、回填、環保、高性能陶瓷材料等眾多領域。但是，由于原煤的產地不同，其成分千差萬別，導致部同類型粉煤灰的成分差別較大。目前眾多領域對粉煤灰的利用方式是以原灰為原料直接利用，造成資源浪費。因此，開發針對不同類型粉煤灰的利用方式具有十分重要的現實意義。

砷是一種毒性極強的非金屬元素，能夠引起多種疾病，包括皮膚癌、膀胱癌、肺癌、血管疾病及烏腳病等。目前在俄羅斯、美國、加拿大、德國、日本、新西蘭、巴西、智利，印度等國均有嚴重砷污染事件的報道。我國的臺灣、內蒙、新疆，山西等地也先后有砷危害的報道。水體中的砷主要來自天然礦物的溶解和工、農業廢水的的排放和大氣中污染物的沉降。砷化物常用于制造硬質合金、砷酸鹽藥物、殺蟲劑、木材防腐劑等。農業上砷的污染主要來自除草劑、殺蟲劑及木材防腐劑等。另外，煤和原油的燃燒也會把大量的砷排入環境中。隨著工、農業生產強度的增加，正有越來越多的砷污染物排入水環境中，嚴重威脅著人類所處生態環境系統的安全的健康，含砷廢水的有效治理克不容緩。目前，處理廢水中砷的方法主要有絮凝法、吸附法、氧化法、反滲透法、離子交換法、微生物法等。在這些方法中，吸附法相對比較經濟和有效。因此，許多研究學者致力于開發不同的得吸附材料，包括活性碳、活性鋁、粉煤灰等，其中，鐵的氧化物具有較大的表面積和較強的吸附能力，是一種很好的吸附劑，然而由于其顆粒細小使其應用受到了限制。

本發明以火力發電廠產生的一種高鐵粉煤灰為原材料，通過化學反應使其中的鐵轉化為水和氧化鐵，然后通過一定工藝將其負載在粉煤灰顆粒表面，該產品具有十分有效的除砷性能。

發明內容

本發明的目的是為高鐵粉煤灰的高附加值資源化利用確立一套工藝流程。具體工藝包括：首先將高鐵粉煤灰進行水洗，將大部分堿金屬和堿土金屬洗出除去，然后過濾分離，干燥后往水洗后的渣中加入稀鹽酸將鐵等金屬溶出，再往懸濁液中滴加氫氧化鈉溶液使鐵轉化為羥基氧化鐵，通過控制操作條件將羥基氧化鐵負載在粉煤灰顆粒表面。離心脫水，干燥熱處理后即得產品。產品比表面積達150m²/g左右，是原灰的20倍以上，顆粒大小為原灰的4倍左右，除砷操作后容易從水溶液中分離回收，除砷容量達20mg/g以上。所合成的除砷劑的性能受固液比、酸堿濃度、處理溫度、處理時間等因素的影響。下面結合說明書附圖及實施方案進一步闡述本發明的內容。

附圖說明

圖1是高鐵粉煤灰合成除砷劑的工藝流程示意圖。

圖2是粉煤灰原料和合成產品的掃描電鏡圖片。其中，A是粉煤灰原料的圖片，B是酸洗后的圖片，C是所合成產品的圖片。

圖3是合成產品與原粉煤灰的除砷效果比較圖。

具體實施方式

按圖1所示，取一定量的高鐵粉煤灰原材料，按1∶80的固液比加水洗滌3次，除去大部分水溶性堿金屬和堿土金屬。洗液經測定符合國家污水排放標準，可以直接排放。洗滌后的灰渣按固液比1∶30加入1M的鹽酸溶液，振蕩2小時，在60℃條件下靜置30分鐘，此時可觀察到上清液的顏色從透明逐漸轉化為淺黃色。然后邊攪拌邊向懸濁液中逐滴滴加1M?NaOH溶液，直到懸濁液pH值達到中性為止，此時可以觀察到灰的顆粒表面有橙黃色凝膠產生。持續攪拌1小時，在75℃條件下培養3天。3天后將懸濁液離心，分離固相，去離子水洗滌3次，然后在75℃條件下熱處理24小時，冷卻后粉碎即得產品。產品的高倍電鏡照片如圖2所示，可以看出，與原灰和酸洗后的灰相比較，產品表面負載了一層羥基氧化鐵。由圖3可以看出，產品的除砷效果超過20mg/g，是原粉煤灰的2倍以上。