一种粉煤灰制备陶瓷吸附材料的方法技术

本发明专利技术现提供一种粉煤灰制备陶瓷吸附材料的方法，步骤为：1）称取粉煤灰与造孔剂，二者混合均匀；2）称取片碱和水玻璃，混合搅拌至片碱完全溶解，冷却得到碱激发剂；3）将步骤1）中的粉体边搅拌边加入碱激发剂，混合均匀后，得到半干混合粉体；4）在步骤3）得到的半干混合粉体中，加入适量表面活性剂水溶液，通过造粒或浇注的方式成型得到样品；5）将成型好的样品湿养护12~24h，养护后的样品经烘干，煅烧后，制备出陶瓷吸附材料。本发明专利技术利用粉煤灰作为主要原料，制备一种地质聚合物多孔吸附材料，即能有效的缓解粉煤灰的污染问题，又能克服吸附材料制备工艺复杂、产生废碱、价格昂贵、不耐高温、不易工业化生产等问题。

Method for preparing ceramic adsorption material by fly ash

The present invention is to provide a method of preparation of fly ash ceramic adsorption material comprises the following steps: 1) and fly ash and pore forming agent, mixing the two; 2) the caustic soda and water glass, mixing and stirring to completely dissolve caustic alkali activator, cooling; 3) step 1) powder the stirring while adding alkali activator, mixed evenly, get semi dry mixed powder; 4) in step 3) semi dry mixed powder obtained by adding surfactant aqueous solution, samples obtained by molding granulation or pouring way; 5) the molded samples of wet curing 12~24h after curing, samples are dried, calcined to produce ceramic adsorption material. The invention uses fly ash as the main raw material, the preparation of a geological polymer porous material, which can effectively alleviate the pollution of fly ash, but also can overcome the complex process, produce waste, expensive and not high temperature resistant, easy industrial production problems such as preparation of adsorption materials.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于固体废弃物利用和环境治理
，具体涉及一种粉煤灰制备陶瓷吸附材料的方法。
技术介绍
粉煤灰作为一种固体废弃物，主要是由火力发电厂煤炭燃烧产生的残余灰，在我国堆放量庞大且利用率较低，长期堆放会对环境造成污染，危害人类健康。因此，十分有必要为粉煤灰的资源化利用提供新的途径。利用粉煤灰制备吸附材料就是一种新的利用途径，用粉煤灰制备的地质聚合物多孔材料是在较低温度下生成的一类新型的无机高分子聚合物，其原料来源丰富，价廉易得，制备方法简单，耐高温，再生容易，具有立体网状结构与类沸石空隙，可作为吸附材料，应用于工业含酚废水的处理。申请号为201210410765.3的中国专利《一种粉煤灰基高性能吸附材料的制备方法》中提出利用碱熔融的方法提取粉煤灰中硅铝成分，制备MCM-41分子筛，但该方法只是利用了粉煤灰中部分成分，剩下的残渣得不到利用，而且在制备过程中会形成大量废碱液，污染环境；申请号为201510011898.7的中国专利《粉煤灰制备活性炭的工艺》利用浮选、活化等步骤利用粉煤灰制备出活性炭，工艺复杂，耗能较高，成本较高，而且制备的活性炭不能高温再生进行重复使用；申请号为201310746627.7的中国专利《一种沸石的制备方法》利用磁选除铁、机械活化、水热合成等步骤合成分子筛，但水热处理过程设备复杂、生产周期长，不利于工业化生产。
技术实现思路
针对目前利用粉煤灰制备吸附材料技术中存在的问题，本专利技术旨在利用粉煤灰作为主要原料，制备一种地质聚合物多孔吸附材料，即能有效的缓解粉煤灰的污染问题，又能克服吸附材料制备工艺复杂、产生废碱、价格昂贵、不耐高温、不易工业化生产等问题。为实现本专利技术的目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种粉煤灰制备陶瓷吸附材料的方法，步骤为：1）、称取粉煤灰与造孔剂，二者混合均匀待用；2）、称取片碱和水玻璃，混合搅拌至片碱完全溶解，冷却得到碱激发剂；3）、将步骤1）中得到的粉体边搅拌边加入碱激发剂，混合均匀后，得到半干混合粉体； 4）、在步骤3）得到的半干混合粉体中，加入适量表面活性剂水溶液，通过造粒或浇注的方式成型得到样品；5）、将成型好的样品在湿度为60~90%、温度为50~90℃的条件下湿养护12~24h，养护后的样品经80~120℃烘干，在600~900℃进行煅烧后，制备出陶瓷吸附材料。各原料的重量份数如下：粉煤灰 100份造孔剂 10-40份片碱 3-7份水玻璃 12-28份表面活性剂水溶液 8-25份。所述造孔剂为石墨、PMMA微球、淀粉、有机纤维的一种及以上，造孔剂的粒径为5~15μm。所述水玻璃为钠水玻璃、钾水下玻璃、锂水玻璃中的一种或多种，水玻璃的模数2.5-3.5。所述片碱为碱金属碱或碱土金属碱。所述片碱优选为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙的任一种及以上。所述表面活性剂水溶液的质量浓度为0.5%~5%；表面活性剂为离子型表面活性剂或非离子型表面活性剂。所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵的任一种及以上。所述造孔剂为石墨粉时，烧结温度为800℃；造孔剂为微晶纤维素或PMMA时，烧结温度为900℃。本专利技术的优势在于：1. 本专利技术利用粉煤灰作为主要原料，制备一种地质聚合物多孔吸附材料，能有效的缓解粉煤灰的污染问题。2. 本专利技术的造孔剂煅烧后会留下的孔隙，有利于增强吸附材料的吸附性能。3. 本专利技术的表面活性剂可以在水溶液中形成球形胶束，经煅烧后，在基体中形成介孔，有利于提高其吸附能力。4. 本专利技术利用固体废弃物粉煤灰为原料制备吸附材料，具有很好的苯酚吸附能力，其苯酚吸附值可达活性炭的60~70%，与沸石分子筛等吸附材料苯酚吸附能力相当，可以有效的处理含酚废水，达到以废治废的目的。5. 本专利技术的吸附材料原料丰富、成本远比其他吸附材料低，且工艺简单，易工业化生产，不会产生二次污染能耐高温，可应用于高温环境。具体实施方式为了更详细地说明本专利技术，给出下述制备实例。但本专利技术的范围并不局限于此。实施例1（1）称取500g粉煤灰、150g石墨粉（5μm与15μm比例1:1），二者混合均匀待用；（2）称取20g NaOH与80g钠水玻璃，混合搅拌至NaOH完全溶解，冷却得到碱激发剂；（3）将步骤（1）中得到的粉体边搅拌边加入碱激发剂，混合均匀后，得到混合粉体，呈半干粉状态；（4）将以上混合粉体放置造粒机中造粒成型，边造粒边喷入100mL 1wt%的十六烷基三甲基溴化铵水溶液；（5）将造好的粒放入密封袋中密封，在70℃湿养护24h，然后从密封袋中取出，经120℃烘干， 800℃煅烧2h后，制备出多孔陶瓷吸附材料。（6）制备的吸附材料对酚类物质具有很好的吸附效果，其苯酚吸附值可以达到60mg/g。实施例2（1）称取400g粉煤灰、120gPMMA微球（5μm与15μm比例1:1），二者混合均匀待用；（2）称取16g NaOH与64g钠水玻璃，混合搅拌至NaOH完全溶解，冷却得到碱激发剂；（3）将步骤（1）中得到的粉体边搅拌边加入碱激发剂，混合均匀后，得到混合粉体，呈半干粉状态；（4）将以上混合粉体放置造粒机中造粒成型，边造粒边喷入80mL1wt%的十六烷基三甲基溴化铵水溶液；（5）将造好的粒放入密封袋中密封，在60℃湿养护24h，然后从密封袋中取出，经100℃烘干， 900℃煅烧2h后，制备出多孔陶瓷吸附材料。（6）制备的吸附材料对酚类物质具有很好的吸附效果，其苯酚吸附值可以达到55mg/g。实施例3（1）称取500g粉煤灰、150g微晶纤维素（5μm），二者混合均匀待用；（2）称取19.6g NaOH与80.5g钠水玻璃，混合搅拌至NaOH完全溶解，冷却得到碱激发剂；（3）将步骤（1）中得到的粉体边搅拌边加入碱激发剂，混合均匀后，得到混合粉体，呈半干粉状态；（4）将以上混合粉体放置造粒机中造粒成型，边造粒边喷入80mL1wt%的十二烷基磺酸钠水溶液；（5）将造好的粒放入密封袋中密封，在80℃湿养护24h，然后从密封袋中取出，经90℃烘干， 900℃煅烧2h后，制备出多孔陶瓷吸附材料。（6）制备的吸附材料对酚类物质具有很好的吸附效果，其苯酚吸附值可以达到65mg/g。实施例4（1）称取500g粉煤灰、150g石墨粉（5μm与15μm比例1:1），二者混合均匀待用；（2）称取20g NaOH与80g钠水玻璃，混合搅拌至NaOH完全溶解，冷却得到碱激发剂；（3）将步骤（1）中得到的粉体边搅拌边加入碱激发剂，混合均匀后，得到混合粉体，呈半干粉状态；（4）在步骤（3）得到粉体中，加入170mL 3wt%的表面活性剂水溶液，通过浇注成型；（5）将成型好的样品放入密封袋中密封，在80℃湿养护24h，然后从密封袋中取出，经120℃烘干， 800℃煅烧2h后，制备出多孔陶瓷吸附材料。（6）制备的吸附材料对酚类物质具有很好的吸附效果，其苯酚吸附值可以达到65mg/g。实施例5（1）称取500g粉煤灰、150g PMMA微球（5μm与15μm比例1:1），二者混合均匀待用；（2）称取20g NaOH与80g钠水玻璃，混合搅拌至NaOH完全溶解，冷却得到碱激发剂；（本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粉煤灰制备陶瓷吸附材料的方法，步骤为：1）、称取粉煤灰与造孔剂，二者混合均匀得到混合粉体；2）、称取片碱和水玻璃，混合搅拌至片碱完全溶解，冷却得到碱激发剂；3）、将步骤1）中得到的粉体边搅拌边加入碱激发剂，混合均匀后，得到半干混合粉体； 4）、在步骤3）得到的半干混合粉体中，加入适量表面活性剂水溶液，通过造粒或浇注的方式成型得到样品；5）、将成型好的样品在湿度为60~90%、温度为50~90℃的条件下湿养护12~24h，养护后的样品经80~120℃烘干，在600~900℃进行煅烧后，制备出陶瓷吸附材料。

【技术特征摘要】
1.一种粉煤灰制备陶瓷吸附材料的方法，步骤为：1）、称取粉煤灰与造孔剂，二者混合均匀得到混合粉体；2）、称取片碱和水玻璃，混合搅拌至片碱完全溶解，冷却得到碱激发剂；3）、将步骤1）中得到的粉体边搅拌边加入碱激发剂，混合均匀后，得到半干混合粉体； 4）、在步骤3）得到的半干混合粉体中，加入适量表面活性剂水溶液，通过造粒或浇注的方式成型得到样品；5）、将成型好的样品在湿度为60~90%、温度为50~90℃的条件下湿养护12~24h，养护后的样品经80~120℃烘干，在600~900℃进行煅烧后，制备出陶瓷吸附材料。2.根据权利要求1所述的粉煤灰制备陶瓷吸附材料的方法，各原料的重量份数如下：粉煤灰 100份造孔剂 10-40份片碱 3-7份水玻璃 12-28份表面活性剂水溶液 8-25份。3.根据权利要求1所述的粉煤灰制备陶瓷吸附材料的方法，所述造孔剂为石墨、P...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾屹海，赵凯，常杰善，王希宏，何伟发，
申请(专利权)人：东莞深圳清华大学研究院创新中心，
类型：发明
国别省市：广东;44