[發明專利]一種磁性可回收煤矸石吸附球狀材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202211021305.1
• 申請日: 2022-08-24
• 公開（公告）號: CN115318255A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 宋潔;魏之強;牛育華;朱曉麗;李茜;張蓉;王有乾;陳莉君;李楠;余雙
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學;西北大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

本發明提供一種磁性可回收煤矸石吸附球狀材料及其制備方法和應用，包括：S1，將煤矸石粉碎并進行煅燒，得到改性煤矸石粉末；S2，將改性煤矸石粉末分散在水中，加入可溶性二價鐵鹽與可溶性三價鐵鹽，用氨水調節pH到8?10，進行反應，反應完成后加入木質素、聚乙烯醇和聚乙烯亞胺，混合均勻，得到混合液A；S3，將腐植酸鹽和羧甲基纖維素鈉溶于水中，得到混合液B；S4，將混合液B滴加到混合液A中，進行交聯反應，反應完成后，分離固體產物，洗滌，干燥，得到磁性可回收煤矸石吸附球狀材料。不僅可以解決煤矸石的綜合利用問題，制備出的吸附球狀材料也具有吸附能力強、易回收的優點。

技術領域

本發明涉及吸附材料技術領域，特別涉及一種腐植酸型磁性可回收的煤矸石吸附球狀材料及其制備方法和應用。

背景技術

在我國，煤炭行業堆存的煤矸石量已達70億噸，煤矸石是在采煤、選煤和洗煤過程中產生的固體廢棄物，硬度大且含碳量低，這些煤矸石的長期堆積，會給自然界帶來許多環境問題。煤矸石里主要的化學成分是：Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃、CaO、MgO等，并且煤矸石內含有大量的粘土礦物和腐植質，可以利用這些特性，將其有效地利用起來。

隨著水資源短缺與水污染問題之間的矛盾加劇，水污染物質的種類以及由水污染引發的問題也日趨復雜。水中污染物可分為物理、化學以及生物污染，其中化學污染是水中種類最多、含量通常也是最高的污染物。而化學污染的污染物主要有重金屬離子污染和一些有機物污染。這些污染不僅會在食物鏈中不斷富集，還可以通過飲用水等手段直接影響人體，最終損害人類的身體健康。

目前現有的水污染控制方法主要包括物理法、化學法、物理化學法、吸附法和生物法等。而吸附法以其成本低廉、操作簡便、易于控制與管理等優勢在水污染控制中得到廣泛的應用，但吸附材料存在著回收困難、難以重復利用、會造成二次污染的問題。而現在對于煤矸石制備吸附材料，大都使用簡單的熱改性，對其進行處理且多制備成粉末，存在吸附量小、回收困難、應用過程易團聚等問題。常見的典型煤矸石制備磁性吸附劑已申請多項專利。如申請號：CN 111298764A名稱為：一種利用煤矸石制備磁性吸附劑的方法。此發明利用煤矸石與可溶性鐵鹽制備磁性吸附劑，雖然吸附效果好，但這種磁性吸附劑形貌雜亂，不便于回收，吸附種類主要針對染料和一些含磷的污染物。而專利號：CN 111151217 B名稱為：一種磁性煤旰石地質聚合物吸附劑制備方法，此發明主要是熱活化后與堿激發劑懸浮固化成型，改性方式單一，吸附性能一般。專利CN 108993450 A中發明的一種低毒環保吸附劑，制備繁瑣，工藝流程復雜，成本高。

發明內容

針對于上述提出的煤矸石廢棄物的大量堆積、水體污染以及吸附材料難回收的問題，本發明提供一種磁性可回收煤矸石吸附球狀材料及其制備方法和應用，不僅可以解決煤矸石的綜合利用問題，制備出的吸附球狀材料也具有吸附能力強、易回收的優點。

本發明通過以下技術方案實現：

一種磁性可回收的煤矸石吸附球狀材料的制備方法，包括如下步驟：

1)將煤矸石原料研磨后進行煅燒，煅燒后，獲得改性煤矸石粉末；

2)在60-70℃下，將改性煤矸石粉末于水中超聲分散1-2h，加入可溶性二價鐵鹽與三價鐵鹽，用氨水調節pH到8-10，反應1-2h，向反應液中再加入木質素、聚乙烯醇、聚乙烯亞胺混合均勻，得到混合液A；

3)將腐殖酸鹽和羧甲基纖維素鈉溶于去離子水中，攪拌均勻，得到混合液B；

4)將混合液B緩慢滴加到混合液A中，進行交聯反應2-3h，抽濾、用去離子水洗滌、干燥，得到腐植酸型磁性可回收的煤矸石吸附球狀材料。

優選的，步驟1)中，將煤矸石研磨到150-350目。