[發明專利]一種用于磷酸鹽吸附的顆粒赤泥基吸附劑制備方法

有效

• 申請號: 201510361762.9
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN104888686B
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發明（設計）人: 張盼月;葉捷;曾光明;吳彥;張海波;房瑋;劉建波;晏銘;茍璽瑩
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: B01J20/02
• 分類號: B01J20/02;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/58
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技術領域

本發明屬于環境治理技術領域，特別涉及一種用于磷酸鹽吸附的顆粒赤泥基吸附劑制備方法。

背景技術

赤泥是制鋁工業提取氧化鋁時排出的污染性廢渣。每生產1噸氧化鋁，平均產生0.3-2.0噸赤泥。每年全球赤泥產生量約為1.2億噸。目前大部分赤泥依靠大面積的堆場堆放，尚沒有有效的利用方式，不僅占用大量土地，也對環境造成嚴重的污染。因此赤泥的資源化利用迫在眉睫。

目前，已有一些研究將粉末赤泥制成吸附劑用于磷酸鹽的吸附。雖然不同來源赤泥的理化性質有所不同，但是經過適當活化后均對磷酸鹽有良好的吸附性能。但是這些粉末赤泥基吸附劑在實際應用中存在一定的局限性。廢水經過粉末赤泥基吸附劑處理后存在固液分離等問題。若將粉末赤泥基吸附劑裝填在吸附柱中進行動態吸附，易造成吸附柱堵塞和水頭損失增加，使吸附無法進行。為了改善赤泥在實際中的可利用性，將其顆粒化是必然的選擇。

目前將粉末赤泥基吸附劑顆粒化的研究很少。在已知的文獻中，Despland等人以中和赤泥粉末為原料制備了多孔顆粒赤泥吸附劑。Yue等人以焚燒法制鋁工業產生的粉末赤泥為原材料制備了顆粒赤泥吸附劑。這些顆粒赤泥吸附劑吸附能力較低(磷酸鹽吸附量低于10mg/g)。此外，公開號為CN101143312A的發明專利在制備顆粒赤泥吸附劑的過程中所采用的原料多達5種，而且需要通過梯度控溫進行焙燒。公開號為CN1317548A的發明專利以赤泥、粉煤灰、粘土為原料，配以造孔劑制備陶瓷吸附劑，制備的陶瓷吸附劑強度和氣孔率低，吸附性能差，不適合大規模的推廣應用。因此需要開發簡便新型的顆粒赤泥基吸附劑制備方法。本專利僅以酸活化的中和赤泥、羥丙基甲基纖維素以及稻草粉末為原料制備顆粒赤泥基吸附劑，制備工藝簡單、成本低廉，制得的顆粒赤泥基吸附劑具有優越的磷酸鹽吸附性能，可為赤泥的資源化利用提供一條新思路，具有較高的經濟、社會和環境的效益。

發明內容

1.發明目的

本發明的目的在于，克服現有粉末赤泥吸附磷酸鹽過程中的不足，提供一種工藝簡單、成本低廉、效果良好的顆粒赤泥基吸附劑的制備方法。

2.技術方案

本發明提供的一種顆粒赤泥基吸附劑制備方法，包括以下步驟：

(1)取一定量的原始赤泥，將其與鈣鎂離子溶液以1:3-1:5的重量比混合，連續攪拌直至pH達到8.2-8.6；

(2)將上述加入鈣鎂離子的赤泥混合液進行固液分離，并用去離子水沖洗固體樣品多次，直到濾液pH呈中性，然后將固體樣品在100-120℃溫度下烘干10-12h；

(3)將烘干后的樣品自然冷卻后碾磨過篩，得到顆粒大小為100-150μm的中和赤泥；

(4)將中和赤泥以0.4-0.5g/L的投加量加入至8.0-10.0mol/L的鹽酸溶液中，在40-45℃溫度下反應4-6h；

(5)將上述加入鹽酸溶液的赤泥混合液進行固液分離，并用去離子水沖洗固體樣品多次，直至濾液pH呈中性，然后將固體樣品在100-120℃溫度下烘干10-12h；

(6)將烘干后的樣品自然冷卻后碾磨過篩，得到顆粒大小為100-150μm的酸活化的中和赤泥；

(7)將稻草在100-120℃溫度下烘干10-12h，自然冷卻后碾磨過篩，得到顆粒大小為100-150μm的稻草粉末；

(8)將酸活化的中和赤泥、稻草粉末及羥丙基甲基纖維素分別以82:11:7-71:22:7的重量比混合均勻；

(9)加入適量的去離子水并充分攪拌后造粒成型，顆粒直徑大小為2-3mm；

(10)將上述顆粒在室溫干燥24h；

(11)將上述顆粒于在225-250℃溫度下焙燒30-60min得到顆粒赤泥基吸附劑。

本發明所述的顆粒赤泥基吸附劑吸附磷酸鹽的方法，包括以下步驟：

(12)取一定量的顆粒赤泥基吸附劑，加入初始濃度為400-500mg/L、初始溶液pH為5-7的磷酸鹽溶液中，測定顆粒赤泥基吸附劑的飽和吸附量。

所述的改性赤泥顆粒化制備方法中的原始赤泥為拜耳法工藝(Bayer process)生產氧化鋁后剩余的礦渣；稻草取自普通農場；羥丙基甲基纖維素為購買的商業產品。

3.本發明的有益效果

(1)本發明所需的原料取材方便，價格低廉，顆粒赤泥基吸附劑的制備方法簡單實用，具有大規模工業化運用的技術潛力；