[發明專利]一種高效除錳的改性陶粒及其制備方法

在審

• 申請號: 202110668673.4
• 申請日: 2021-06-16
• 公開（公告）號: CN113321525A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 秦娟;歐昌進;楊尚文;文倩;黃瑩;蔡琳;鮑雨晴;黃芳;吳妤婕;席小東
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: C04B38/02
• 分類號: C04B38/02;C04B33/132;C04B33/13;C02F1/28;C02F3/00
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 宮建華

本發明公開了一種高效除錳的改性陶粒，所述改性陶粒由以下用量的原料制成：造紙白泥40?60wt％、粉煤灰40?60wt％、高嶺土0?10wt％。還公開了一種高效除錳的改性陶粒制備方法，包括如下步驟：(1)以造紙白泥和粉煤灰為主要原料，高嶺土為添加劑，按配比混勻后，經離心式成球機制成生球，生球粒徑在2?20mm范圍內可控；(2)將步驟(1)制得的生球自然養護20?24h后，經105℃烘干，最后煅燒獲得陶粒；(3)將步驟(2)中的陶粒與NaOH溶液混合進行水熱反應，然后過濾并用去離子水反復沖洗陶粒，直至洗液pH值為7左右，最后烘干，得到最終改性陶粒。本發明制備的改性陶粒，在吸附除錳時，速率快，吸附容量大，效果顯著。

技術領域

本發明屬于材料制備和環境工程水處理的技術領域，具體涉及一種高效除錳的改性陶粒及其制備方法。

背景技術

隨著我國社會經濟發展和城市人口增加，水污染問題變得日益突出。傳統的重金屬污水處理方式雖有很多，但其缺點所帶來的危害已經日漸凸顯。因此，尋找一種經濟有效的方式來處理污水中重金屬離子，已經迫在眉睫。

造紙白泥是造紙企業堿回收工藝中產生的副產物。以木漿為原料產生的造紙白坭質量高，基本可以實現工藝內的循環利用；而以草漿為原料產生的造紙白泥就存在硅干擾等問題無法回收利用。粉煤灰是一種火電廠的工業廢物，以現在的堆放處置方式，不僅占地，而且會污染環境。如果利用造紙白泥和粉煤灰作為原料來進行陶粒的燒制并用于污水處理中，不僅能減少過量的固廢堆積對環境造成的影響，而且能使得我國目前來說相對短缺的水資源情況得到好轉，從而達到以廢治廢的效果。

陶粒作為一種水處理材料，受到人們的廣泛關注。陶粒大多用作曝氣生物濾池中的微生物載體，對廢水中的氨氮、BOD等具有突出的去除能力。但陶粒的孔結構較大，比表面積低，吸附能力很弱，對水中重金屬離子等污染物的去除能力較差，限制了它的廣泛應用。隨著廢水排放標準的日趨嚴格、水資源回收利用的日益迫切，開發廉價、高性能、多功能陶粒濾料具有重要意義。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種高效除錳的改性陶粒及其制備方法，改性陶粒原料為造紙廠和燃煤電廠的固體廢棄物，制備過程簡單、改性除錳快速且高效。

為解決上述技術問題，本發明的實施例提供一種高效除錳的改性陶粒，改性陶粒主要原料為造紙白泥和粉煤灰，添加劑為高嶺土，其中，造紙白泥40-60wt％，粉煤灰40-60wt％，高嶺土0-10wt％。

本發明還提供一種如權利要求1所述的高效除錳的改性陶粒的制備方法，包括如下步驟：

(1)將原料按配比混勻后，經離心式成球機制成生球，生球粒徑在2-20mm范圍內可控；

(2)將步驟(1)制得的生球自然養護20-24h后，經105℃烘干，最后煅燒獲得陶粒；

(3)將步驟(2)中的陶粒與NaOH溶液混合進行水熱反應，然后過濾并用去離子水反復沖洗陶粒，直至洗液pH值為7左右，最后烘干，得到最終改性陶粒。

其中，步驟(1)中，主要原料為造紙白泥和粉煤灰，添加劑為高嶺土，其中，造紙白泥40-60wt％，粉煤灰40-60wt％，高嶺土0-10wt％。

其中，步驟(2)中，煅燒溫度為1000-1200℃，保溫時間為0-2h。

其中，步驟(2)中，獲得的陶粒以鈣長石和鈣鋁黃長石為主要礦物相。

其中，步驟(3)中，NaOH溶液濃度為2-4mol/L，固液比1：20-30(固體單位g，液體單位mL)。

其中，步驟(3)中，陶粒與NaOH溶液進行水熱反應時，烘箱溫度100-160℃，保溫時間8-12h。

本發明的上述技術方案的有益效果如下：