[發(fā)明專利]利用焚燒爐底灰合成的水鈣鋁榴石及其制備方法與應(yīng)用在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201810360206.3 | 申請(qǐng)日： | 2018-04-20 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN108671882A | 公開（公告）日： | 2018-10-19 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 羅宏偉;何東芹 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 浙江工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | B01J20/10 | 分類號(hào)： | B01J20/10;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20;C02F101/30 |
| 代理公司： | 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201 | 代理人： | 黃美娟;朱思蘭 |
| 地址： | 310014 浙江省杭州*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 焚燒爐 鋁榴石 底灰 水鈣 泥漿液 制備 懸浮 合成 氫氧化鈉水溶液 有機(jī)污染物廢水 高吸附性能 固體廢棄物 抗生素廢水 重金屬廢水 資源化利用 后處理 電鍍廢水 環(huán)境效益 凈化處理 水熱反應(yīng) 料液比 密封 應(yīng)用 凈化 | ||
一種利用焚燒爐底灰合成的水鈣鋁榴石，按如下方法制得：將焚燒爐底灰和2～4mol/L氫氧化鈉水溶液按料液比1：4～6混合，攪拌20～40min，得到懸浮泥漿液，將所得懸浮泥漿液密封，于120～180℃、1.4～1.8MPa條件下進(jìn)行水熱反應(yīng)15～24h，之后反應(yīng)體系經(jīng)后處理，得到所述水鈣鋁榴石；本發(fā)明解決了固體廢棄物的資源化利用難題，利用焚燒爐底灰制備了高吸附性能的水鈣鋁榴石材料，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了重金屬廢水和有機(jī)污染物廢水的凈化處理；本發(fā)明方法可廣泛應(yīng)用于電鍍廢水和抗生素廢水的凈化處置，具有明顯的社會(huì)和環(huán)境效益。
(一)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種利用焚燒爐底灰合成的水鈣鋁榴石及其制備方法與應(yīng)用。
(二)背景技術(shù)
近年來，我國的城市化進(jìn)程不斷加快，與此相對(duì)應(yīng)的是城市垃圾的產(chǎn)生量日益增加，城市固體廢棄物污染越來越嚴(yán)重，已對(duì)環(huán)境造成了越來越大的影響，成為嚴(yán)重的城市問題，解決城市固體廢物已到了刻不容緩的時(shí)刻。為了使城市生活垃圾達(dá)到減量化，無害化，焚燒技術(shù)已被廣泛采用。我國已有不少城市如上海、武漢、福州、常州等，開始興建大型生活垃圾焚燒廠。焚燒可大大減少生活垃圾的存量(減少約90％的體積)，但仍有20％～30％的質(zhì)量留在了焚燒灰渣當(dāng)中。焚燒灰渣可分為底灰和飛灰，其中底灰占了灰渣總量的80％左右(質(zhì)量計(jì))，主要由熔渣、黑色及有色金屬、陶瓷碎片、玻璃和其它未燃有機(jī)物及不可燃的物質(zhì)組成。如此大量焚燒爐底灰的產(chǎn)生，帶來了處置的困難。為節(jié)省日益緊張的填埋場(chǎng)地，降低灰渣的處置費(fèi)用，焚燒爐底灰的資源化利用作為重要的處理方案被提到了議事日程。同時(shí)，焚燒爐底灰的資源化利用也是一個(gè)比較符合中國國情的可行方法。如何有效地利用這些灰渣而又不至于對(duì)生態(tài)環(huán)境造成不利影響，是目前需要探討的研究課題。
焚燒爐底灰是一種非均質(zhì)混合物，它的pH值在11.2～12.5之間，屬于高堿性物質(zhì)，主要是由于底灰中含有大量堿性金屬氧化物、氫氧化物、氯化物及硫化物。底灰的含水率較高，呈灰黑色且有輕微異味，干燥后則呈灰白色。化學(xué)分析表明，焚燒爐底灰的主要成分為SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3等，它的主要有害元素的溶出度也小于國家標(biāo)準(zhǔn)，所以焚燒爐底灰完全可以無害化利用。
水熱法是從溶液中生長優(yōu)質(zhì)晶體材料的一種方法，通過水熱反應(yīng)，可直接得到結(jié)晶完好的晶粒。前驅(qū)物在水熱介質(zhì)中溶解和“結(jié)晶”，即當(dāng)水熱介質(zhì)中溶質(zhì)的濃度高于晶粒成核所需的過飽和度時(shí)，體系內(nèi)發(fā)生晶粒的成核和生長。目前，利用水熱合成法將焚燒爐底灰轉(zhuǎn)化成多孔礦物類吸附材料也面臨著一些難題。例如，制備的吸附材料從廢水中去除污染物的能力還不夠強(qiáng)；去除的污染物種類有限，主要限于重金屬類污染物，去除機(jī)理為離子交換；對(duì)于有機(jī)污染物的去除能力不強(qiáng)。水鈣鋁榴石材料具有較高的比表面積、較好的表面特性，有望同時(shí)實(shí)現(xiàn)重金屬和有機(jī)污染物的去除。
(三)發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種利用焚燒爐底灰合成的水鈣鋁榴石吸附材料及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明利用低成本的焚燒爐底灰制備水鈣鋁榴石吸附材料，同時(shí)將其應(yīng)用于含重金屬和有機(jī)污染物的廢水處理，既解決了焚燒爐底灰的資源化利用難題，又實(shí)現(xiàn)了高濃度廢水的凈化處置，具有明顯的社會(huì)和環(huán)境效益。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種利用焚燒爐底灰合成的水鈣鋁榴石，所述水鈣鋁榴石按如下方法制得：
將焚燒爐底灰和2～4mol/L(優(yōu)選3mol/L)氫氧化鈉水溶液按料液比1：4～6(優(yōu)選1：5，g：mL)混合，攪拌20～40min(優(yōu)選30min)，得到懸浮泥漿液，將所得懸浮泥漿液密封，于120～180℃(優(yōu)選150℃)、1.4～1.8MPa(優(yōu)選1.6MPa)條件下進(jìn)行水熱反應(yīng)15～24h(優(yōu)選18h)，之后反應(yīng)體系經(jīng)后處理，得到所述水鈣鋁榴石；
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