一种粉煤灰复合材料、其制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及环境修复材料技术领域，尤其涉及一种粉煤灰复合材料、其制备方法及应用。所述粉煤灰复合材料包括：内核，所述内核包括改性粉煤灰、水泥和污泥；复合在所述内核上的中间层，所述中间层包括改性粉煤灰和水泥；复合在所述中间层上的外壳，所述外壳包括改性粉煤灰、水泥、硫酸镁和污泥。本发明专利技术提供的粉煤灰复合材料中，特定组分的内核、中间层和外壳共同作用，可以有效除去废水中的重金属、氨氮和总磷。

【技术实现步骤摘要】
一种粉煤灰复合材料、其制备方法及应用
本专利技术涉及环境修复材料
，尤其涉及一种粉煤灰复合材料、其制备方法及应用。
技术介绍
粉煤灰是燃煤电厂排放的固体废物。随着我国燃煤发电量的增长，粉煤灰的排放量也急剧增加。它的形成过程与活性炭的制备过程有相似之处，因此其颗粒的形态和表面结构与活性炭相似，具有较大的比表面积，同时粉煤灰中存在大量Si、Al等活性点，使之具有较强的吸附能力。目前，粉煤灰的改性方法主要有火法、湿法、酸改性、碱改性和盐改性。粉煤灰通过与改性剂的混合、搅拌、烘干等一系列过程，充分保证了粉煤灰活性。改性后的粉煤灰具有了物理吸附和化学混凝双重作用，并使之吸附能力和混凝作用增强。除了一般富营养化水体净化，脱硫废水、含重金属的工业废水、重金属污染的土壤的处理也较为麻烦。随着我国工业化进程加快，重金属污染日益严重。若重金属含量高于国家规定的最高允许排放浓度，比如汞元素超标，通过食物链富集和生物放大等作用，将对人体造成重大伤害。因此，制备一种适用性广的用于环境治理的材料迫在眉睫。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种粉煤灰复合材料、其制备方法及应用，本专利技术提供的粉煤灰复合材料可以有效除去废水中的重金属、氨氮和总磷。本专利技术提供了一种粉煤灰复合材料，包括：内核，所述内核包括改性粉煤灰、水泥和污泥；复合在所述内核上的中间层，所述中间层包括改性粉煤灰和水泥；复合在所述中间层上的外壳，所述外壳包括改性粉煤灰、水泥、硫酸镁和污泥。<br>优选的，所述改性粉煤灰按照以下方法进行制备：a)将研磨后的粉煤灰粉在化学改性剂中浸泡24～26h；所述研磨后的粉煤灰粉的5μm筛余量小于12％；所述化学改性剂由包括SDS、CTAB、水和NaOH固体的原料混合得到；b)将浸泡后的粉煤灰粉在103～107℃下烘干，过200目筛，得到改性粉煤灰。优选的，所述内核中，改性粉煤灰、水泥和活性污泥的质量比为80～90：10～15：5～10；所述内核的粒径为10～15mm。优选的，所述中间层中，改性粉煤灰和水泥的质量比为80～90：10～15；所述中间层的厚度为5～10mm。优选的，所述外壳中，改性粉煤灰、水泥、硫酸镁和活性污泥的质量比为80～90：10～15：1～2：5～10；所述外壳的厚度为0.5～5mm。优选的，所述污泥为淤泥或活性污泥；所述中间层还包括植物种子；所述植物种子包括披碱草种子、水芦苇种子、狗牙根种子、黑麦草种子和护坡王种子中的一种或几种；所述中间层中，改性粉煤灰和植物种子的质量比为80～90：5～10。优选的，所述粉煤灰复合材料的孔隙率大于40％，比表面积大于14m2/g；所述粉煤灰复合材料的粒径为25～30mm。本专利技术还提供了一种粉煤灰复合材料的制备方法，包括以下步骤：A)将改性粉煤灰、水泥、污泥混匀，得到的混合物料在喷淋水的条件下制球，得到内核颗粒；B)在喷淋水的条件下，将改性粉煤灰和水泥在所述内核颗粒表面包覆成球，得到附有中间层的内核；C)采用改性粉煤灰、水泥和污泥在喷淋水的条件下在所述附有中间层的内核表面包覆成球，得到的球形颗粒置于常温养护，得到粉煤灰复合材料。优选的，步骤A)中，所述喷淋水的质量占所述改性粉煤灰、水泥和污泥的总质量的32％～36％；所述制球在成球机中进行，所述制球的转速为40～45r/min；步骤B)中，所述包覆成球的转速为70～85r/min；所述包覆成球在成球机中进行；步骤C)中，所述包覆成球的转速为75～85r/min；所述包覆成球在成球机中进行；所述常温养护的时间为24～26h。本专利技术还提供了一种上文所述的粉煤灰复合材料或上文所述的制备方法制得的粉煤灰复合材料作为废水净化材料的应用。本专利技术提供了一种粉煤灰复合材料，包括：内核，所述内核包括改性粉煤灰、水泥和污泥；复合在所述内核上的中间层，所述中间层包括改性粉煤灰和水泥；复合在所述中间层上的外壳，所述外壳包括改性粉煤灰、水泥、硫酸镁和污泥。本专利技术提供的粉煤灰复合材料中，特定组分的内核、中间层和外壳共同作用，可以有效除去废水中的重金属、氨氮和总磷。将本专利技术的粉煤灰复合材料进行重金属浸出实验，结果表明，本专利技术提供的粉煤灰复合材料的重金属浸出性符合《污水综合排放标准》(GB8978-1996)标准的要求。将本专利技术的粉煤灰复合材料置于从电厂脱硫系统沉积箱取得的脱硫废水中，经过一周的处理，含重金属的脱硫废水中的重金属和COD处理效果显著。将本专利技术的粉煤灰复合材料置于含浮油的富营养化水体中，处理后的水质符合五类水标准。附图说明图1为本专利技术的一个实施例提供的粉煤灰复合材料的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种粉煤灰复合材料，包括：内核，所述内核包括改性粉煤灰、水泥和污泥；复合在所述内核上的中间层，所述中间层包括改性粉煤灰和水泥；复合在所述中间层上的外壳，所述外壳包括改性粉煤灰、水泥、硫酸镁和污泥。图1为本专利技术的一个实施例提供的粉煤灰复合材料的结构示意图。其中，1为内核，2为中间层，3为外壳。在本专利技术的某些实施例中，所述内核中的改性粉煤灰、所述中间层中的改性粉煤灰和所述外壳中的改性粉煤灰均按照以下方法进行制备：a)将研磨后的粉煤灰粉在化学改性剂中浸泡24～26h；所述化学改性剂由包括SDS、CTAB、水和NaOH固体的原料混合得到；b)将浸泡后的粉煤灰粉在103～107℃下烘干，过200目筛，得到改性粉煤灰。在本专利技术的某些实施例中，所述研磨后的粉煤灰是由粉煤灰经过机械研磨制备得到。本专利技术对所述粉煤灰的来源并无特殊的限制，在本专利技术的某些实施例中，所述粉煤灰为电厂循环流化床产生的粉煤灰。本专利技术对所述机械研磨的具体方法并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的机械研磨方法即可。在本专利技术的某些实施例中，所述研磨后的粉煤灰粉的45μm筛余量小于12％。本专利技术中，所述化学改性剂由包括SDS(十二烷基硫酸钠)、CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)、水和NaOH固体的原料混合得到。在本专利技术的某些实施例中，所述SDS和CTAB的质量比为1～1.5：1～1.5。在某些实施例中，所述SDS和CTAB的质量比为1：1。在本专利技术的某些实施例中，所述化学改性剂中，所述SDS和CTAB的质量之和与水的用量比为0.2～0.3g：1L。在某些实施例中，所述化学改性剂中，所述SDS和CTAB的质量之和与水的用量比为0.2g：1L。在本专利技术的某些实施例中，所述NaOH固体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粉煤灰复合材料，包括：/n内核，所述内核包括改性粉煤灰、水泥和污泥；/n复合在所述内核上的中间层，所述中间层包括改性粉煤灰和水泥；/n复合在所述中间层上的外壳，所述外壳包括改性粉煤灰、水泥、硫酸镁和污泥。/n

【技术特征摘要】
1.一种粉煤灰复合材料，包括：
内核，所述内核包括改性粉煤灰、水泥和污泥；
复合在所述内核上的中间层，所述中间层包括改性粉煤灰和水泥；
复合在所述中间层上的外壳，所述外壳包括改性粉煤灰、水泥、硫酸镁和污泥。


2.根据权利要求1所述的粉煤灰复合材料，其特征在于，所述改性粉煤灰按照以下方法进行制备：
a)将研磨后的粉煤灰粉在化学改性剂中浸泡24～26h；所述研磨后的粉煤灰粉的5μm筛余量小于12％；
所述化学改性剂由包括SDS、CTAB、水和NaOH固体的原料混合得到；
b)将浸泡后的粉煤灰粉在103～107℃下烘干，过200目筛，得到改性粉煤灰。


3.根据权利要求1所述的粉煤灰复合材料，其特征在于，所述内核中，改性粉煤灰、水泥和活性污泥的质量比为80～90：10～15：5～10；
所述内核的粒径为10～15mm。


4.根据权利要求1所述的粉煤灰复合材料，其特征在于，所述中间层中，改性粉煤灰和水泥的质量比为80～90：10～15；
所述中间层的厚度为5～10mm。


5.根据权利要求1所述的粉煤灰复合材料，其特征在于，所述外壳中，改性粉煤灰、水泥、硫酸镁和活性污泥的质量比为80～90：10～15：1～2：5～10；
所述外壳的厚度为0.5～5mm。


6.根据权利要求1所述的粉煤灰复合材料，其特征在于，所述污泥为淤泥或活性污泥；
所述中间层还包括植物种子；所述植物种子包括披碱...

【专利技术属性】
技术研发人员：王群英，张雪芳，郝功涛，刚良，张洋洋，
申请(专利权)人：华电电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33