一种氯离子吸附剂及其制备方法和应用方法技术

本发明专利技术涉及工业固废处理技术领域，公开了一种氯离子吸附剂及其制备方法和利用该吸附剂吸附分离氯化钠/碳酸钠固体混合物的方法。该氯离子吸附剂采用分子筛载体A与含镁离子、铝离子、铁离子、锆离子和硫酸根离子的溶液经高压釜搅拌，再经过滤、洗涤、干燥和程序升温焙烧制备而成，形成同时具有分子筛结构+镁铝水滑石+SO

【技术实现步骤摘要】
一种氯离子吸附剂及其制备方法和应用方法
本专利技术涉及工业固废处理
，具体涉及一种氯离子吸附剂及其制备方法，同时还涉及利用该吸附剂吸附分离氯化钠/碳酸钠混合物的方法。
技术介绍
氯碱行业每年产生大量含有氯化钠和碳酸钠的废水，这类废水基本没有有效的处理方法。目前普遍采用能耗大运行成本高的蒸发浓缩工艺，得到没有利用价值的盐碱混合物。该类混合物具有很强的水溶性，放置不当容易造成二次污染。有文献报道，纳米水滑石、活性炭改性的水滑石、可水化硅酸钙和水化硅铝酸钙可以从水中吸附氯离子，本申请提供一种与上述现有技术不同的新型氯离子吸附剂。本申请专利技术人曾发现用氢氧化钠530℃高温熔融处理铬铁矿后的矿渣对碱性溶液中的氯离子有很好的吸附作用，在2000年《化工冶金》期刊发表。此后多年，根据这一发现进行深入研究，根据矿渣元素组成和结构分析，创新合成了本申请的氯离子吸附剂，并获得其制备方法和用于分离氯化钠/碳酸钠混合物的方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种新型氯离子吸附剂，其具有结构可控、稳定可靠，可反复使用，对氯离子吸附率高、分离效果好的特点。同时，提供一种该氯离子吸附剂的制备方法。并提供一种利用该吸附剂吸附分离氯化钠/碳酸钠混合物的方法，实现工业固废的高值化利用。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种氯离子吸附剂的制备方法，包括以下步骤：1、制备分子筛载体A，其化学组成通式为：xNa2O·Al2O3·ySiO2·zH2O，式中，y=3.5-5，x:y=1.7-2,z:x=40-45。2、取含有镁离子、铝离子、铁离子、锆离子和硫酸根离子的溶液，在快速搅拌条件下，加入一定量步骤1制备的分子筛载体A，再加入钠碱至溶液pH=9.5～10.5，然后在高压釜内120～135℃搅拌2～4小时，再经过滤、洗涤、干燥，得样品B3、将样品B按照一定的升温速率，程序升温至400℃～550℃焙烧4～5小时，冷却，即得氯离子吸附剂TX。本申请的氯离子吸附剂TX以SiO4、AlO4四面体通过共用的氧原子构成氧环（八元环），与Na+形成三维网状结构的分子筛，以该分子筛作为载体，再通过改性复合得到同时具有分子筛结构、镁铝水滑石和SO42-/Fe2O3-ZrO2型复合体。Mg(OH)2、Al(OH)3与硫酸根、碳酸根等阴离子形成水滑石结构Mg6Al2(OH)14SO4CO3·4H2O,位于单元层上的Mg2+可在一定的范围内被Al3+同晶取代，层间有CO32-、SO42-。ZrO2、Fe2O3与SO42-结合，经过高温焙烧，在Zr、Fe金属离子表面形成较强的Lewis酸性，所以整个吸附剂具有极性、微孔和穿插层结构，其结构可控、稳定可靠、吸附率高、对氯离子具有很好的吸附效果。参看图1，为吸附剂结构简图。优选的，所述步骤1中分子筛载体A采用将一定量的氢氧化铝加入到一定量的氢氧化钠溶液中，配制成偏铝酸钠溶液，然后与一定量硅酸钠溶液一起加入到去离子水中，充分混合，快速搅拌下加入硫酸至pH=8～10，并搅拌至形成凝胶，再经陈化、微波晶化、过滤、洗涤至中性、干燥，得分子筛载体A。可有效提高分子筛载体A中八元环氧环结构，提高与氯离子相配合的微孔含量。所述步骤2中，含有镁离子、铝离子、铁离子、锆离子和硫酸根离子的溶液采用将硫酸镁、硫酸铝、硫酸铁和氯氧化锆溶于去离子水中获得，由于SO42-的存在，通过Fe3+、Zr4+,可有效增强分子的lewis酸性和极性，进而提高氯离子吸附剂的吸附效率和吸附量。所述步骤3中的升温速率为30～50℃/小时，该升温速率下所得吸附剂的复合结构更加稳定、可控，分子极性提高，，性能更加优越。一种新型氯离子吸附剂，采用上述氯离子吸附剂的制备方法制备而成。其化学组成为：Na2O7.4-12.2%，Al2O321-27.5%，SiO227-48.2%，MgO17-33%，Fe2O31.7-3.3%,ZrO20.65-1.3%。本专利技术利用上述吸附剂吸附分离氯化钠/碳酸钠混合物的方法，包括以下步骤：1、氯化钠溶解：调整氯化钠/碳酸钠混合物溶液，使碳酸钠达到饱和结晶，并使氯化钠浓度增加到15～21%(wt)；2、碳酸钠结晶分离：步骤1所得溶液，继续搅拌0.5～1小时后，过滤，得滤饼B1和滤液L1；3、一级吸附：向步骤2所得的滤液L1中加入一定量的氯离子吸附剂TX，搅拌至吸附平衡，过滤，得滤饼B2和滤液L2；4、二级吸附：向步骤3所得的滤液L2中先加入步骤2所得的滤饼B1至碳酸钠浓度达到20%(wt)以上，然后向L2滤液加入一定量的氯离子吸附剂TX，搅拌至吸附平衡，过滤，得滤饼B3和滤液L3；滤液L3可返回到步骤1用于氯化钠溶解；5、氯化钠解析：将步骤3和步骤4所得滤饼B2和B3一起加入到水中解析，浸泡，过滤，得滤饼B4和滤液L4；该解析用水可以采用步骤6所得的冷凝水；6、氯化钠结晶分离：滤液L4经蒸发、浓缩、结晶、干燥，得氯化钠晶体；蒸发过程的冷凝水可返回到步骤5浸泡滤饼B2和B3，循环利用。氯化钠在碳酸钠溶液中的化学势随着碳酸钠浓度增加而增大，而在吸附剂表面的化学势较小，造成氯离子向吸附剂表面“聚集”，本申请的氯离子吸附剂中有大量直径约0.6～0.8纳米的微孔和空隙插层，正好和水化氯离子的大小相当，从而决定了吸附剂的吸附能力和吸附选择性。本申请的氯离子吸附剂还具有氯离子吸附量随碳酸钠浓度的增加而增加特点。上述分离方法，首先调整氯化钠/碳酸钠混合物溶液，根据氯化钠和碳酸钠溶解度的不同，使碳酸钠达到饱和结晶，并且使氯化钠的浓度趋向饱和，另外步骤1中优选使用从步骤4返回的L3溶液，经检测，L3溶液中氯化钠含量1～3%(wt)、碳酸钠含量20～25%(wt)，采用L3溶液溶解氯化钠/碳酸钠固体混合物，一方面更有利于使氯化钠/碳酸钠混合物溶液中碳酸钠达到饱和结晶，另一方面使L3溶液得到回收利用，避免了排放污染。向L3溶液中投入氯化钠/碳酸钠固体混合物时，伴随着氯化钠的溶解和浓度提高，溶液中碳酸钠不断从溶液中析出；由于碳酸钠已达到饱和溶解度，故混合物中的碳酸钠不会溶解，当L3溶液中氯化钠浓度增加到18～22%(wt)趋向饱和时，停止投料，使混合溶液中保持尽可能高的氯离子浓度。然后通过碳酸钠结晶分离，得到B1的主要成分为一水碳酸钠晶体，经检测，L1滤液中碳酸钠浓度在11～14%，（50℃，氯化钠浓度18%，碳酸钠浓度是11%，达到双饱和）再经过两次吸附，使氯化钠得到充分吸附分离，L3溶液中氯化钠含量只有1～3%(wt)，二级吸附中，通过向滤液L2中加入滤饼B1，可以使碳酸钠的浓度快速达到20%(wt)以上，有利于氯离子的吸附。步骤5回收利用步骤6的冷凝水，不仅可以减少排放，节约用水，而且在纯水中氯离子吸附剂TX几乎不吸附氯离子，所以氯化钠从吸附剂TX解析到冷凝水中，得到滤饼B4是解析再生的氯离子吸附剂TX，可返回到步骤3和步骤4重复使用，节约资源，避免环境污染。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氯离子吸附剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：/n1、制备分子筛载体A，其化学组成通式为：xNa

【技术特征摘要】
1.一种氯离子吸附剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1、制备分子筛载体A，其化学组成通式为：xNa2O·Al2O3·ySiO2·zH2O，式中，y=3.5-5，x:y=1.7-2，z:x=40-45；
2、取含镁离子、铝离子、铁离子、锆离子和硫酸根离子的溶液，在快速搅拌条件下，加入一定量步骤1制备的分子筛载体A，再加入钠碱至溶液pH=9.5～10.5，然后在高压釜内120～135℃搅拌2～4小时，再经过滤、洗涤、干燥，得样品B
3、将样品B按照一定的升温速率，程序升温至400℃～550℃焙烧4～5小时，冷却，即得氯离子吸附剂TX。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1中分子筛载体A采用将氢氧化铝加入到氢氧化钠溶液中，配制成偏铝酸钠溶液，然后与硅酸钠溶液一起加入到去离子水中，加入硫酸至pH=9～10，并搅拌至形成凝胶，再经陈化、微波晶化、过滤、洗涤至中性、干燥，得分子筛载体A。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤3中的升温速率为30～50℃/小时。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2中，镁离子、铝离子、铁离子、锆离子和硫酸根离子的溶液采用将硫酸镁、硫酸铝、硫酸铁和氯氧化锆溶于去离子水中获得。


5.一种新型氯离子吸附剂，其特征在于：其化学组成为：Na2O7.4-12.2%，Al2O321-27.5%，SiO227-48.2%，MgO17-33%，Fe2O31.7-3.3%,ZrO20.65-1.3%。


6.根据权利要求5所述的新型氯离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨仁春，
申请(专利权)人：杨仁春，
类型：发明
国别省市：广东;44