[發(fā)明專利]一種利用煤矸石制備磁性吸附劑的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010164842.6
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111298764A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發(fā)明（設計）人: 李建軍;宋林林;張占群;宋瀚軒;戎鑫;劉銀;練偉
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: B01J20/10
• 分類號: B01J20/10;B01J20/30;B01J20/28;C02F1/28;C02F1/48;C02F101/10;C02F101/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種利用煤矸石制備磁性吸附劑的方法，屬于資源循環(huán)與環(huán)保領域，其特征在于：將干基揮發(fā)分5?20％的煤矸石破碎篩分至160?300目。以無機鐵鹽作為催化劑和磁化劑，按照質量比10:1至2:1的比例與煤矸石混合均勻。將混合料烘干后，直接在空氣氣氛下400?650℃加熱活化2?4小時。所得燒制產物經研磨篩分獲得?325目(粒徑45μm)顆粒，利用磁分離技術提取強磁性顆粒。將強磁性顆粒用去離子水洗至中性，在100?120℃下充分干燥，即得磁性吸附劑。本發(fā)明利用含鐵化合物催化、負載直接制得具有磁性的活性吸附劑，避免了各種催化劑、磁化劑和添加劑反復添加使用帶來的環(huán)境問題。制得的磁性吸附劑不但對染料、磷等污染物吸附效率高，而且具有良好的磁分離性能，再生效果好。

技術領域

本發(fā)明公開了一種利用煤矸石制備磁性吸附劑的方法，屬于資源循環(huán)與環(huán)保領域，具體是將煤矸石通過鐵鹽的催化、磁負載制備具有磁性的吸附材料。

背景技術

煤矸石是在煤炭開采和洗選過程中產生的副產品，是我國大量排放的固體廢棄物之一，累計堆積量已達40多億噸。巨量的煤矸石不但占用了大量土地，而且也污染了環(huán)境。煤矸石的結構主體是硅鋁氧化物，依據煤田地質條件和開采加工方法不同，還含有Ca、Fe、Mg等氧化物成分。吸附劑開發(fā)是煤矸石資源化的重要方向。但未經改性的煤矸石質地精密，比表面積小，吸附能力弱。目前，煤矸石改性的方法主要可包括物理改性和化學改性。常見物理改性中的煅燒可以使比表面積增大，比重減少，使得硅和鋁內部鍵斷裂。化學改性采用酸、堿、蒸汽等活化劑處理煅燒后的煤矸石使用酸處理將更容易使煤矸石中的部分可溶性離子溶出，從而使其內部和表面形成更多孔隙，比表面積增加；堿處理除了溶出部分金屬氧化物外，還可與煤矸石中已經存在的硅鋁酸鹽發(fā)生反應，合成具有吸附能力的沸石；蒸汽處理的作用是使煤矸石閉塞的空穴打開，并在活性點發(fā)生反應形成新的空穴，從而增加吸附效果。典型煤矸石吸附劑制備技術已申請了多項專利。如太原科技大學，申請?zhí)枺篊N201310307254.3名稱：一種可脫除廢水中汞的煤矸石基復合吸附劑的制備方法。此發(fā)明用煤矸石物化方法制備吸附劑，雖然吸附效果很好，但這種方法工藝復雜，吸附種類有局限性。山東科技大學，申請?zhí)枺篊N201310077351.8名稱：用于脫除燃煤煙氣中單質汞的活性炭/沸石型體復合材料及其制備方法。雖然達到廢棄物的應用，但合成周期長，工序復雜，吸附范圍窄。

磁性吸附劑可利用磁分離技術實現吸附劑的高效分離，因此具有回收效率高、便于重復利用的優(yōu)點。目前我國現有的磁性吸附劑多以納米材料作為磁核，成本高，制備工藝復雜，化學藥劑消耗量高，環(huán)境影響大的不足。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對煤矸石基吸附劑及磁性吸附劑的不足，依據煤矸石物化性能，通過鐵鹽催化劑和磁化及制備煤矸石磁性吸附劑。本發(fā)明針對煤矸石基吸附劑及磁性吸附劑的不足，依據煤矸石物化性能，通過煅燒的方法實現鐵鹽對煤矸石的催化煅燒和磁負載，制備集強吸附性和強磁性于一體的磁性吸附劑。鐵鹽的催化作用使得煤矸石在較低溫度下亦可實現活化反應，不但通過氧化反應消耗有機碳揮發(fā)分，而且使得無機分子解離在顆粒中形成多級化孔洞，不但增大了比表面積、而且使得矸石比重減少。在熱活化條件下，Si和Al氧化物內部化學鍵斷裂、重組，與Fe離心形成活性官能團。高的比表面積和高密度的活性化學集團使得煅燒制品具有較強的吸附性能。同時，由于部分Fe離子經過氧化還原反應形成了強磁性鐵化合物。因此本發(fā)明制備的磁性吸附劑不但對多種染料及含磷離子具有較好吸附性能，而且磁性強。本發(fā)明通過簡單的預處理獲得粒徑合適的煤矸石顆粒，有助于煤矸石與可溶性鐵鹽分子的充分混合。本發(fā)明既省去了原料的化學處理和混捏成型，又不用反復添加催化劑、活性劑、磁化劑等，不僅簡化了工藝降低了制備成本，簡化了煤矸石吸附劑的制備工藝。

本發(fā)明一種利用煤矸石制備磁性吸附劑的方法，包括矸石的預處理、煤矸石與鐵鹽混合、煅燒活化、樣品后處理等單元過程，具體如下：

步驟1、選取干基揮發(fā)分5-20％的煤矸石為原料，經破碎粉磨后篩分獲得160-300目(48-96μm)的原料煤矸石。