一种改性粉煤灰吸附剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种改性粉煤灰吸附剂及其制备方法和应用。本发明专利技术的改性粉煤灰吸附剂的制备方法，包括如下步骤：A）对粉煤灰进行磨粉、过筛，得到预处理粉煤灰；B）采用亚铁盐和铁盐在常温下对预处理粉煤灰进行一次改性，得到一次改性粉煤灰；C）采用氢氧化钙对一次改性粉煤灰进行二次改性，得到二次改性粉煤灰；D）对二次改性粉煤灰进行过滤、干燥、焙烧、粉碎，得到改性粉煤灰吸附剂。本发明专利技术的改性粉煤灰吸附剂生产成本低，对重金属的去除效率高，具有良好的经济和环境效益。的经济和环境效益。的经济和环境效益。

【技术实现步骤摘要】
一种改性粉煤灰吸附剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及环保
，尤其是涉及一种改性粉煤灰吸附剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着我国工业的快速发展，包括能源开采、发电、冶金、电镀、采矿等在内的各类工业生产活动都涉及大量含有重金属矿物和原料的加工使用，由此产生了大量的重金属污染废水，重金属污染对人体健康和环境安全危害的广泛性和持久性日益引起高度关注。
[0003]在重金属废水处理技术方面，传统的中和絮凝沉淀法主要是通过加入Ca(OH)2、铝盐、铁盐、有机硫等传统水处理化学药剂来去除众多的重金属，然而这类处理过程涉及的化学机理单一，主要是以化学沉淀、吸附沉淀为主要机理，具有一定的局限性，特别是对于排放要求较高的重金属，仅仅通过化学沉淀很难达标。
[0004]电化学法，例如电渗析（electrodialysis）及电解絮凝（Electrofloculation）等，也可用于处理重金属废水。然而，尽管具有某些独特的优势，电化学法仍然面临一些经济技术障碍，运行控制复杂，处理出水往往无法满足最新的严格排放标准。
[0005]吸附法作为一种稳定有效的去除技术，在重金属废水处理中发挥重要作用。然而，目前应用较多的大部分是人工合成吸附剂，材料成本较高。同时，燃煤电厂每天产生大量的粉煤灰，粉煤灰具有天然多孔的性质，是一种良好的吸附材料基材，其对重金属的吸附效果不佳，因此需要将其改性为具有高吸附性能的吸附材料。
[0006]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路
/>[0007]本专利技术的目的在于提供一种改性粉煤灰吸附剂及其制备方法和应用，该改性粉煤灰吸附剂生产成本低，对重金属的去除效率高。
[0008]本专利技术提供一种改性粉煤灰吸附剂的制备方法，包括如下步骤：A）对粉煤灰进行磨粉、过筛，得到预处理粉煤灰；B）采用亚铁盐和铁盐在常温下对预处理粉煤灰进行一次改性，得到一次改性粉煤灰；C）采用氢氧化钙对一次改性粉煤灰进行二次改性，得到二次改性粉煤灰；D）对二次改性粉煤灰进行过滤、干燥、焙烧、粉碎，得到改性粉煤灰吸附剂。
[0009]本专利技术人经研究发现，在对粉煤灰进行改性时，若先采用亚铁盐和铁盐的混合改性剂进行一次改性时，不仅能够在常温下即可实现粉煤灰的一次改性，且改性效果显著提高，特别是针对重金属的去除效率大幅提升；此外，采用氢氧化钙进行二次改性，有利于增大粉煤灰颗粒的比表面积，使其表面粗糙化，进而提高改性粉煤灰吸附剂的吸附性能。
[0010]在步骤A）中，可以控制预处理粉煤灰的粒径为60
‑
200微米；对粉煤灰进行磨粉、过筛以控制粉煤灰的粒径，有利于保证后续一次改性和二次改性的改性效果。
[0011]在步骤B）中，对所采用的亚铁盐和铁盐不作严格限制，亚铁盐例如硫酸亚铁等，铁盐例如氯化铁等。可以理解，在对预处理粉煤灰进行一次改性时，可以采用亚铁盐溶液和铁盐溶液进行，此外可视需要进行加水；其中，可以控制预处理粉煤灰的质量与亚铁盐和铁盐的总质量之比为（20
‑
100）：1，优选为80
‑
100：1，更优选为100：1；并且可以控制亚铁盐与铁盐的摩尔比为1：（1.5
‑
2.5），优选为1：2。
[0012]进一步地，步骤B）中，可以在搅拌和控制pH值条件下进行一次改性；其中，可以控制搅拌速度≤180r/min，例如140
‑
160 r/min；可以控制一次改性体系的pH值为7.5
‑
9.5；此外，可以控制一次改性时间为20
‑
120min，优选为40
‑
80min，更优选为60min。
[0013]在步骤C）中，可以控制一次改性粉煤灰与氢氧化钙的质量比为100：（1
‑
10），优选为100：（5
‑
10），更优选为10：1。此外，二次改性可以包括：先慢速搅拌20
‑
40min，再陈化2
‑
5h；其中，可以控制慢速搅拌的速度为40
‑
60 r/min。
[0014]在步骤D）中，可以控制干燥温度为100
‑
105℃；焙烧温度为600
‑
750℃，优选为600
‑
700℃，更优选为650℃；焙烧时间为40
‑
120min，优选为60
‑
100min，更优选为80min。此外，可以控制改性粉煤灰吸附剂的粒径为100
‑
800微米。
[0015]本专利技术还提供一种改性粉煤灰吸附剂，按照上述制备方法制得。
[0016]本专利技术还提供一种重金属废水处理方法，包括：使重金属废水与上述改性粉煤灰吸附剂在反应器中接触反应。
[0017]进一步地，在接触反应前先对重金属废水进行预处理，使重金属废水的SS≤300mg/L，pH值>6。
[0018]本专利技术对所采用的反应器不作严格限制，可以是本领域的常规反应器，例如填料床反应器等。
[0019]常规的填料床反应器是在反应器中直接设置填料层；然而，研究发现，上述传统的填料床反应器无法使得重金属废水的处理效果最优化。因此，本专利技术还对反应器的结构进行了改性；具体地，在反应器中设置有至少两级上下间隔设置的填料层，在填料层下方设置有沉淀区，改性粉煤灰吸附剂填充在填料层中，重金属废水自上向下流经填料层并与填料层中的改性粉煤灰吸附剂接触反应。可以理解，反应器具有壳体，填料层和沉淀区设置在壳体内部；对填料层的材质不作严格限制，例如可以采用多孔海绵等多孔材料。
[0020]进一步地，可以在相邻的填料层之间设置弧顶，在弧顶上开设有多个通孔；弧顶主要用于收集其上方填料层流失的填料并均匀填充至下一级填料层，可以设置为光滑的弧顶，其截面形状可以为圆弧，该圆弧的圆心角可以为90
‑
120
°
，弦长可以为壳体直径；通孔的孔径可以设置为0.4
‑
0.6mm。通过设置至少两级填料层并在相邻填料层之间设置弧顶，可以实现改性粉煤灰吸附剂的均匀分布，从而有利于提高处理效果。
[0021]此外，沉淀区可以包括初级沉淀区和二级沉淀区，初级沉淀区具有锥形底部且设置在位于最下方的填料层下方，二级沉淀区设置在初级沉淀区的外部并与初级沉淀区的上部连通；此时，在位于填料区上方的壳体上设有进水口，在二级沉淀区的上部设有出水口。其中，填料层的总高度可以设置为壳体高度的1/3至1/2；初级沉淀区的高度不大于二级沉淀区高度的3/4；二级沉淀区的高度为壳体高度的1/4至1/3。初级沉淀区和二级沉淀区的设置能够确保出水悬浮物浓度保持在较低水平。
[0022]本专利技术的实施，至少具有以下优势：
1）本专利技术采用亚铁盐和铁盐的混合改性剂对预处理粉煤灰进行一次改性时，从而在常温下即可实现粉煤灰的一次改性，降低了能耗及改性粉煤灰的生产成本；同时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性粉煤灰吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：A）对粉煤灰进行磨粉、过筛，得到预处理粉煤灰；B）采用亚铁盐和铁盐在常温下对预处理粉煤灰进行一次改性，得到一次改性粉煤灰；C）采用氢氧化钙对一次改性粉煤灰进行二次改性，得到二次改性粉煤灰；D）对二次改性粉煤灰进行过滤、干燥、焙烧、粉碎，得到改性粉煤灰吸附剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A）中，控制预处理粉煤灰的粒径为60
‑
200微米。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤B）中，预处理粉煤灰的质量与亚铁盐和铁盐的总质量之比为（20
‑
100）：1；亚铁盐与铁盐的摩尔比为1：（1.5
‑
2.5）。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤B）中，在搅拌和控制pH值条件下进行一次改性，其中控制搅拌速度≤180r/min，pH值为7.5
‑
9.5，并且控制一次改性时间为20
‑
120min。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤C）中，一次改性粉煤灰与氢氧化钙的质量比为100：（1
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海洋，白玉勇，于志成，杨芳，谷小兵，曹书涛，杨言，
申请(专利权)人：大唐环境产业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：