[發明專利]一種固廢基多孔陶瓷復合材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110686033.6
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113307654A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 劉開琪;孫廣超;閆明偉;張佳鈺;尚陽陽;陳運法
• 申請（專利權）人: 中科院過程工程研究所南京綠色制造產業創新研究院;中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C04B38/10
• 分類號: C04B38/10;C04B33/135;C04B33/132;C04B33/13;B01J20/22;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供了一種固廢基多孔陶瓷復合材料及其制備方法和應用，所述制備方法包括以下步驟：(1)將固廢粉料制成陶瓷漿料，將陶瓷漿料和催化劑混合，經發泡處理后，進行熟化及熱處理得到固廢基多孔陶瓷；(2)將步驟(1)得到的固廢基多孔陶瓷浸漬于金屬鹽、尿素及插層陰離子可溶鹽的混合溶液中，經水熱反應得到所述固廢基多孔陶瓷復合材料。本發明具有工藝簡單，成本低廉，環境友好的特點，所制備的多孔陶瓷復合材料具有比表面積大、多尺度孔隙結構豐富、氣孔連通性好、流阻低、強度高、過濾及吸附性能好的特點，在污水凈化處理領域具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明屬于固體廢棄物資源化利用和污水處理領域，涉及一種固廢基多孔陶瓷復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

固體廢棄物的資源化利用是當今經濟與社會發展的重大課題。隨著我國煤炭開采、煤電和煤化工產業的快速發展，留下了數量巨大的煤基固廢。近年產生的上億噸煤矸石、粉煤灰等固廢，不僅利用率不足30％，而且對本就脆弱的生態環境產生嚴重影響，成為制約經濟社會發展的不利因素。因此，如何更好的消納這些固廢，實現大規模的資源化利用是亟待突破的難題。

近年來，隨著工業化的快速發展，具有潛在毒性的染料和重金屬等水體污染問題日益加劇，并由于這些污染物毒性的環境持久性和生物積累性，對人類健康乃至整個生態系統都構成了嚴重的生態威脅。從公共健康和水安全的角度來看，開發能有效去除污水中有害污染物的處理技術至關重要。吸附法被認為是最有前途的污染物修復技術之一，但因高成本限制了吸附材料大規模工業應用的可能性。因此，低成本的原料和簡單的制作方法是更有吸引力和前景的。

同時，對于吸附材料而言，比表面積是重要的評價指標之一，但是具有大比表面積的吸附劑多為超細粉體，使其在使用過程中受到很多制約。而多孔材料因其具有大的比表面積、優異的吸附性能、高孔隙率和良好的相容性而成為理想的吸附劑。

CN109126722A公開了一種用于處理污水的改性秸稈-豆渣-核桃殼基吸附材料的制備方法，將堿化秸稈分散在氫氧化鈉的異丙醇-水混合溶液中，滴加3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨，攪拌反應，然后分散在氫氧化鈉的乙醇-水混合溶液中，滴加氯乙酸，攪拌反應，過濾、洗滌，烘干得到兩性型秸稈；將預處理核桃殼浸漬于磷酸中，然后加熱進行活化改性，洗滌、粉碎、烘干得磷酸活化改性核桃殼基吸附材料；將改性制備的陽離子豆渣吸附劑和陰離子豆渣吸附劑與所得兩性型秸稈、所得磷酸活化改性核桃殼基吸附材料混合，球磨均勻，制得改性秸稈-豆渣-核桃殼基吸附材料。其所述吸附材料制備方法復雜且吸附效果較差。

CN105233797A公開了一種將廢舊電池碳材料制備成污水吸附劑的方法，所述方法步驟包括：將電極材料中含碳的廢舊電池拆開，用N-甲基吡咯烷酮浸泡以碳材料為主要成分的電極片，超聲20～60min后，在50～90℃下靜置浸泡3～12h，過濾、清洗、干燥，得到固體材料；將得到的固體材料加入到鎂鹽溶液中，30～70℃下攪拌1～6h，干燥，得到表面覆蓋鎂的固體材料；將得到的表面覆蓋鎂的固體材料在保護氣氣氛中，于400～1200℃下煅燒1～6h，自然冷卻至室溫后，得到所述污水吸附劑。其所述吸附材料制備方法復雜且吸附效果較差。

上述方案存在有制備方法復雜且制得材料的吸附效果較差的問題，因此，使用固廢為原料，開發一種制備方法簡單，吸附效果較好的污水吸附劑，將具有很好的大規模工業化應用前景。

發明內容

本發明的目的在于提供一種固廢基多孔陶瓷復合材料及其制備方法和應用，本發明以固廢為原料，能達到以廢治廢、變廢為寶的目的。本發明提供的固廢基多孔陶瓷復合材料具有貫通的多尺度孔隙結構、可控的孔徑分布和較高的比表面積，能提供大的過濾通量，具有良好的重金屬離子及有機染料污染物的吸附性能。

為達到此發明目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種固廢基多孔陶瓷復合材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：