一种用于Cr(VI)吸附的煤矸石陶粒的制备方法，所述制备方法的原料组成为煤矸石生料及消石灰，以及煤矸石熟料及碳粉；具体制备方法是将所述原料进行搅拌混合，后调整转速，等待粉状物料基本消失，造粒完备置于电热鼓风干燥箱中干燥、煅烧、保温、冷却、筛分制得Cr(VI)吸附陶粒；本方法煤矸石原料属于固体废弃物，储量丰富，来源广泛，而消石灰和碳粉廉价易得，本发明专利技术很好的实现了以废治废，扩宽了煤矸石的应用前景。
A preparation method of coal gangue ceramsite for Cr(VI) adsorption
【技术实现步骤摘要】
一种用于Cr(VI)吸附的煤矸石陶粒的制备方法
本专利技术涉及一种用于Cr(VI)吸附的煤矸石陶粒的制备方法，尤其是一种用于重金属废水处理的吸附陶粒的制备方法。
技术介绍
近几年来，随着工业化的大规模推进，向环境中排放重金属Cr(VI)离子废水的问题越来越严重，由于Cr(VI)毒性极强，不能自然降解，只能迁移和转化，会经口、呼吸道或皮肤接触吸收，研究已经证明其化合物具有明显的致癌作用，还可能会诱发基因突变，对自然环境与人类健康造成极大损害；用于处理重金属离子废水的方法很多，主要包括物理法、化学法和生物法三个方面；其中吸附法作为物理法之一，由于操作方便、饱和吸附量大、效率高、投资成本较低等，具有很好的应用前景。煤矸石又称高岭石质煤矸石，是煤系地层中的伴生矿物，随着煤炭的大量开发，作为伴生物，越来越多的煤矸石被废弃，据了解，我国煤矸石年排放量大约在3.0亿-3.5亿吨之间，累计堆放量在50亿吨左右，是中国工业固体废弃物中产出和累计积存量最大的固体废弃物，但多年来对其利用率却不足40%，只能占用大量的土地，如农田、坡地、山沟等来堆放，长期以往，一方面侵占大量土地资源，另一方面带来环境污染。将煤矸石改性作为吸附剂来处理印染或重金属离子废水的研究近年来逐渐增多，大多数研究者集中从粉状高岭土入手，通过酸浸、碱浸、添加外加剂或有机处理、包覆的手段实现对高岭土的改性，然后直接将粉状高岭土作为吸附剂，虽然吸附效果较改性前取得了较大提升，但是改性条件复杂，改性过程中使用的很多药品等原料成本较高，且很多添加剂自身对环境和身体健康存在潜在危害，很难实现对废水的规模化处理，同时改性剂在反应完成后很难实现对印染或重金属的解离并富集，进而无法使这些吸附质被再次有效利用，吸附剂本身也无法进行循环利用，造成很大的浪费。陈莉荣等制备的吸附剂对Cr(Ⅵ)吸附量为9.12mg/g，原料中添加的氯化铝成本高，且粉状吸附剂无法回收利用（陈莉荣,王思齐,姜庆宏,等.改性煤矸石复合吸附剂的制备、表征及Cr(Ⅵ)吸附去除研究[J].硅酸盐通报,2016,35(05):1450-1458.）；张永利等制备的吸附剂对Cr(Ⅵ)吸附量为9.14mg/g，但制备过程依赖酸浸，过程复杂，成本高，且无法回收（张永利,朱佳,史册,等.高岭土的改性及其对Cr(Ⅵ)的吸附特性[J].环境科学研究,2013,26(05):561-568.）；李惠云等制备的吸附剂对Cr(Ⅵ)吸附量为0.81mg/g，吸附容量低，利用价值小（李惠云,郭金福.热处理温度对煤矸石结构及吸附Cr~(6+)性能的影响[J].非金属矿,2005,28(4):45-47.）；杨雯懿等制备的吸附剂对Cr(Ⅵ)吸附量为4.73mg/g，吸附容量低，原料中使用的壳聚糖成本很高（杨雯懿,谢华林.壳聚糖插层高岭土吸附处理电镀废水中的重金属离子[J].材料保护,2016,49(11):75-78+8.）。
技术实现思路
本专利技术在充分利用固体废弃物煤矸石基础上，通过对高岭土的改性处理，制备一种吸附Cr(Ⅵ)性能良好、吸附周期短、可循环利用且工艺简单、成本低、环境友好的陶粒，并提供一种用于Cr(VI)吸附的煤矸石陶粒的制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案。一种用于Cr(VI)吸附的煤矸石陶粒的制备方法，其特征在于：所述制备方法的原料组成及其含量按重量份为：煤矸石生料70-75份，消石灰25-0份，以及煤矸石与消石灰总重量20-25%煤矸石熟料，10-15%碳粉；具体制备方法是将所述原料在倾斜式造粒机滚筒中混合5-10min，料盘转速25-30r/min，造粒棒转速15-20r/s，然后调整转速为：料盘转速20-25r/min，造粒棒转速10-15r/s，分三次将占原料质量分数30-35%的自来水缓慢加入，等待粉状物料基本消失，观察成球形态直至造粒成功，制备出的陶粒置于电热鼓风干燥箱中，60-90℃条件下干燥10-12h，后置入箱式炉中进行煅烧，3-3.5h升温到700-900℃，保温时间2-3h，3-4h降温到200-300℃，随炉冷却，煅烧后筛分出粒径为1-3mm的陶粒即为Cr(VI)吸附陶粒。进一步的技术特征在于：所述制备方法的原料组成及其技术指标为煤矸石生料：SiO2：44.18%，Al2O3：36.48%，TiO2：0.71%，Fe2O3：0.34%，CaO：0.42%，K2O：0.18%，Na2O：0.03，MgO：0.19%，其他1.45%，烧失16.02%；煤矸石熟料：SiO2：50.97%，Al2O3：45.02%，TiO2：1.05%，Fe2O3：0.60%，CaO：0.06%，K2O：0.17%，Na2O：0.03，MgO：0.07%，其他0.81%，烧失1.22%。进一步的技术特征还在于：所述制备方法的原料组成及其含量按重量份为：煤矸石生料80%，消石灰20%，以及煤矸石与消石灰总重量20%煤矸石熟料，15%碳粉；所述制备方法是将原料在倾斜式造粒机滚筒中混合5min，料盘转速25r/min，造粒棒转速15r/s，然后调整转速为：料盘转速20r/min，造粒棒转速10r/s，分三次将占原料质量分数30%的自来水缓慢加入，待粉状物料消失，观察成球形态直至造粒成功，制备出的陶粒置于电热鼓风干燥箱中，60℃条件下干燥10h，后置入箱式炉中进行煅烧，3h升温到750℃，保温时间2h，3h降温到300℃，随炉冷却，煅烧后筛分出粒径为1-3mm的陶粒即为Cr(VI)吸附陶粒；所述Cr(VI)吸附陶粒的应用是对Cr(VI)的吸附量6.23mg/g；筒压强度7.76MPa；经过7次吸附-脱附循环，对Cr(VI)的吸附性能仍然保持在96%以上，质量损失小于3%。本专利技术上述技术方案与现有技术相比的有益效果在于本专利技术使用的主要原料煤矸石属于固体废弃物，储量丰富，来源广泛，而消石灰和碳粉廉价易得，本方法很好的实现了以废治废，拓宽了煤矸石的应用前景。本专利技术中对高岭土进行煅烧改性和化学改性，煅烧条件简单易实现，添加剂消石灰成本低廉，改性后高岭土的吸附性能提升显著。本专利技术所制陶粒具有较高的筒压强度，可作普通轻集料使用；而且对重金属Cr(VI)吸附容量大，吸附周期短。本专利技术制备工艺简单，易于推广，可进行多次吸附-脱附循环，且自身吸附性能和质量损失很小，可广泛用于对重金属Cr(VI)废水的处理。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式做出进一步的说明。具体实施本专利技术上述所提供的一种用于Cr(VI)吸附的煤矸石陶粒的制备方法，该制备方法的原料组成及其原料的技术指标为：煤矸石生料(SiO2：44.18%，Al2O3：36.48%，TiO2：0.71%，Fe2O3：0.34%，CaO：0.42%，K2O：0.18%，Na2O：0.03，MgO：0.19%，其他1.45%，烧失16.02%)；煤矸石熟料(SiO2：50.97%，Al2O3：45.02%，TiO2：1.05%，Fe2O3：0.60%，CaO：0.06%，K2O：0.17%，Na2O：0.03，MgO：0.07%，其他0.81%，烧失1.22%)；消石灰、碳粉市售。实施例1按陶粒原料的质量百分比：煤矸石生料80%，消石灰20%，以及煤矸石与消石灰总重量本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于Cr(VI)吸附的煤矸石陶粒的制备方法，其特征在于：所述制备方法的原料组成及其含量按重量份为：煤矸石生料70‑75份，消石灰25‑0份，以及煤矸石与消石灰总重量20‑25%煤矸石熟料，10‑15%碳粉；具体制备方法是将所述原料在倾斜式造粒机滚筒中混合5‑10 min，料盘转速25‑30 r/min，造粒棒转速15‑20 r/s，然后调整转速为：料盘转速20‑25 r/min，造粒棒转速10‑15 r/s，分三次将占原料质量分数30‑35%的自来水缓慢加入，等待粉状物料基本消失，观察成球形态直至造粒成功，制备出的陶粒置于电热鼓风干燥箱中，60‑90 ℃条件下干燥10‑12 h，后置入箱式炉中进行煅烧，3‑3.5 h升温到700‑900 ℃，保温时间2‑3 h，3‑4 h降温到200‑300 ℃，随炉冷却，煅烧后筛分出粒径为1‑3 mm的陶粒即为Cr(VI)吸附陶粒。
【技术特征摘要】
1.一种用于Cr(VI)吸附的煤矸石陶粒的制备方法，其特征在于：所述制备方法的原料组成及其含量按重量份为：煤矸石生料70-75份，消石灰25-0份，以及煤矸石与消石灰总重量20-25%煤矸石熟料，10-15%碳粉；具体制备方法是将所述原料在倾斜式造粒机滚筒中混合5-10min，料盘转速25-30r/min，造粒棒转速15-20r/s，然后调整转速为：料盘转速20-25r/min，造粒棒转速10-15r/s，分三次将占原料质量分数30-35%的自来水缓慢加入，等待粉状物料基本消失，观察成球形态直至造粒成功，制备出的陶粒置于电热鼓风干燥箱中，60-90℃条件下干燥10-12h，后置入箱式炉中进行煅烧，3-3.5h升温到700-900℃，保温时间2-3h，3-4h降温到200-300℃，随炉冷却，煅烧后筛分出粒径为1-3mm的陶粒即为Cr(VI)吸附陶粒。2.如权利要求1所述的用于Cr(VI)吸附的煤矸石陶粒的制备方法，所述制备方法的原料组成及其技术指标为煤矸石生料：SiO2：44.18%，Al2O3：36.48%，TiO2：0.71%，Fe2O3：0.34%，CaO：0.42%，K2O：0.18%，Na2O：0.03，MgO：0.19%，其他1.45%，烧失16.02%；煤矸石熟料：SiO...
【专利技术属性】
技术研发人员：高峰，王正，郑林会，苗洋，牛三鑫，谢晓康，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。