一种钢渣基多孔地质聚合物吸附材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于多孔吸附材料技术领域，本发明专利技术公开了一种钢渣基多孔地质聚合物吸附材料及其制备方法。本发明专利技术所述吸附材料的制备方法包括：混料，混合，发泡，注浆，固化，脱模，养护。所得吸附材料具有高孔隙率、高强度、高体积吸水率、低体积密度、比表面积大以及水通量大等优异性能；本发明专利技术的制备工艺过程，操作简单，固化过程中无废弃物排放，有效的将钢渣等废弃物制备为高效的吸附材料，用于处理重金属废水。使得钢渣高附加值利用的同时，实现“变废为宝、以废治废”。。。

【技术实现步骤摘要】
一种钢渣基多孔地质聚合物吸附材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及多孔吸附材料
，尤其涉及一种钢渣基多孔地质聚合物吸附材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着经济的发展，保护环境、节能减排以及资源的可持续利用等成为解决资源、环境问题的基本措施。钢渣是在钢铁生产中大量产生的一种工业固体废弃物。钢渣的堆积不仅破坏大量土地和植被，其中的有害物质还会污染土壤和水源。而目前钢渣的利用率相对较低。可见，钢渣的综合利用是一项亟待解决的问题。
[0003]随着工业技术的快速发展，大量未经处理的工业废水的排放对水质安全造成了严重的威胁，其中重金属废水就是对环境污染最严重、对人类危害最大的废水之一，严重的影响了人类正常的安全生产、生活及生存环境。目前吸附法因操作简单、易控制、处理效率高、吸附容量大、再生容易，成为处理重金属废水的一种常用方法。而多孔地质聚合物吸附材料是当前学者研究比较活跃的无机多孔材料之一，是一种由相互贯通或封闭的孔隙和骨架组成的具有网络结构的材料，具有高强度、耐酸腐蚀性、耐高温性、比表面积大、水通量大以及孔隙率高等优异性能，故而在吸附领域具备很大的应用价值，以往常常采用高岭土等硅酸盐矿物制备地质聚合物。鉴于钢渣综合利用问题以及废水污染问题，研究一种变废为宝、性能优越、经济环保的吸附材料具有很高的实际意义。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种钢渣基多孔地质聚合物吸附材料及其制备方法，既解决了目前制备地质聚合物的原料单一，极大的增加了制备成本的问题，又使得钢渣得到利用，解决了钢渣综合利用问题以及废水污染问题。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术提供一种钢渣基多孔地质聚合物吸附材料的制备方法，包括如下步骤：
[0007](1)固体混合料配制：将钢渣、硅灰、Al2O3混合，得固体混合料；
[0008](2)地质聚合物浆料配制：将步骤(1)所得固体混合料、碱激发剂、水混合，反应得到地质聚合物浆料；
[0009](3)多孔地质聚合物浆料的配制：将步骤(2)所得地质聚合物浆料、发泡剂、稳泡剂混合，反应得到多孔地质聚合物浆料；
[0010](4)多孔地质聚合物吸附材料制备：将步骤(3)所得多孔地质聚合物浆料顺次进行固化、养护，得到钢渣基多孔地质聚合物吸附材料。
[0011]作为优选，所述步骤(1)中，钢渣与硅灰的质量比为10:1～6，钢渣与 Al2O3的质量比为10:2～5。
[0012]作为优选，所述步骤(2)中，碱激发剂为模数为1.5的水玻璃。
[0013]作为优选，所述步骤(2)中，碱激发剂的固体质量为固体混合料的 17～23.8wt％，
水的添加量为固体混合料的54～80wt％。
[0014]作为优选，所述步骤(2)中，反应在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速为300～500r/min，搅拌的时间为10～20min。
[0015]作为优选，所述步骤(3)中，发泡剂为质量分数为20～40％的过氧化氢溶液，发泡剂的添加量为固体混合料的3～5wt％；稳泡剂为十二烷基硫酸钠，稳泡剂的添加量为固体混合料的0.4～1wt％。
[0016]作为优选，所述步骤(3)中，反应在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速为600～800r/min，搅拌的时间为10～20min。
[0017]作为优选，所述步骤(4)中，固化的温度为50～70℃，固化的时间为 10～14h；所述养护为常温下养护6～8d。
[0018]本专利技术还提供了所述钢渣基多孔地质聚合物吸附材料的制备方法制备得到的钢渣基多孔地质聚合物吸附材料。
[0019]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术有益效果如下：
[0020](1)本专利技术制备的高效多孔地质聚合物吸附材料的孔隙率为70～91％，体积密度为270～881kg/m3，体积吸水率为35～69％，抗压强度为 0.26～0.54MPa，具有高孔隙率、高强度、高体积吸水率、低体积密度、比表面积大以及水通量大等优异性能，可以有效的吸附水中金属离子。
[0021](2)本专利技术制备高效多孔地质聚合物吸附材料的工艺过程，使得钢渣实际用量超过50％时仍具备良好的物理性能，使其在水中浸泡时保持较高的抗压强度。
[0022](3)本专利技术所用主要原料为钢渣、硅灰等工业废弃物，有效地对废弃物进行再利用，具有很高的经济意义，并能够保护环境，且制备工艺过程操作简单，固化过程中无废弃物排放，有效的将钢渣等废弃物制备为高效的吸附材料，用于处理重金属废水，使得钢渣高附加值利用的同时，实现“变废为宝、以废治废”。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术实施例1所得多孔地质聚合物吸附材料的XRD图；
[0025]图2为本专利技术实施例1所得多孔地质聚合物吸附材料在不同放大倍数下的断面微观结构图，其中，左图的放大倍数为34倍，右图的放大倍数为80 倍；
[0026]图3为本专利技术实施例1所得多孔地质聚合物吸附材料。
具体实施方式
[0027]本专利技术提供一种钢渣基多孔地质聚合物吸附材料的制备方法，包括如下步骤：
[0028](1)固体混合料配制：将钢渣、硅灰、Al2O3混合，得固体混合料；
[0029](2)地质聚合物浆料配制：将步骤(1)所得固体混合料、碱激发剂、水混合，反应得到地质聚合物浆料；
[0030](3)多孔地质聚合物浆料的配制：将步骤(2)所得地质聚合物浆料、发泡剂、稳泡剂混合，反应得到多孔地质聚合物浆料；
[0031](4)多孔地质聚合物吸附材料制备：将步骤(3)所得多孔地质聚合物浆料顺次进行固化、养护，得到钢渣基多孔地质聚合物吸附材料。
[0032]在本专利技术中，所述步骤(1)中，钢渣与硅灰的质量比优选为10:1～6，进一步优选为10:1～3；钢渣与Al2O3的质量比优选为10:2～5，进一步优选为 10:2～3。
[0033]在本专利技术中，所述步骤(2)中，碱激发剂为模数为1.5的水玻璃；
[0034]在本专利技术中，所述碱激发剂的配制包括如下步骤：按重量份向100g模数为3.55的钠水玻璃(固含量为34％，Na2O的质量分数为8.3％，SiO2的质量分数为26.5％)中加入13.096g氢氧化钠得到模数为1.5的水玻璃；
[0035]其中，氢氧化钠与水玻璃的关系如下：其中a为钠水玻璃中SiO2的质量分数，b为钠水玻璃中Na2O的质量分数，M 为水玻璃模数，G
NaOH
为氢氧化钠的质量。
[0036]在本专利技术中，所述步骤(2)中，碱激发剂的固体质量优选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢渣基多孔地质聚合物吸附材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)固体混合料配制：将钢渣、硅灰、Al2O3混合，得固体混合料；(2)地质聚合物浆料配制：将步骤(1)所得固体混合料、碱激发剂、水混合，反应得到地质聚合物浆料；(3)多孔地质聚合物浆料的配制：将步骤(2)所得地质聚合物浆料、发泡剂、稳泡剂混合，反应得到多孔地质聚合物浆料；(4)多孔地质聚合物吸附材料制备：将步骤(3)所得多孔地质聚合物浆料顺次进行固化、养护，得到钢渣基多孔地质聚合物吸附材料。2.根据权利要求1所述钢渣基多孔地质聚合物吸附材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，钢渣与硅灰的质量比为10:1～6，钢渣与Al2O3的质量比为10:2～5。3.根据权利要求1所述钢渣基多孔地质聚合物吸附材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，碱激发剂为模数为1.5的水玻璃。4.根据权利要求1～3任一项所述钢渣基多孔地质聚合物吸附材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，碱激发剂的固体质量为固体混合料的17～23.8wt％，水的添加量为固体混合料的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晔，桑明明，冯静霞，赵恒泽，朱令起，
申请(专利权)人：华北理工大学，
类型：发明
国别省市：