一种煤矸石基C-A-S-H凝胶、制备方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种煤矸石基C

【技术实现步骤摘要】
一种煤矸石基C
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A
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S
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H凝胶、制备方法及应用


[0001]本专利技术属于煤矸石及水处理领域，涉及C
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A
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H凝胶材料，具体涉及一种煤矸石基C
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A
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S
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H凝胶、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]煤炭是我国主要能源之一，随着社会对能源的需求越来越大，煤炭的需求量也随之升高。煤矸石作为煤炭生产过程中主要排放的固体废物，长期堆积或处置不当会给环境带来较大的影响。因此，急需开发多种煤矸石处置手段，增加煤矸石的利用率，促进煤炭开采的可持续发展。将煤矸石转化为环境材料用于废水治理是一种绿色环保的煤矸石处理手段。煤矸石的主要成分为高岭石或其他硅铝酸化合物，具有转化为功能性硅铝酸盐材料的潜能，这种材料可用于处理工业废水，实现以废治废的目的。
[0003]重金属污染对人类健康和生态系统的严重危害，与传统的有机污染物不同，重金属离子难以降解为无污染产物而且容易在生物体内积累，对生物体的健康造成不利影响。由煤矸石制备的硅铝酸盐材料如沸石、地质聚合物等材料，均具备较好的离子交换能力，可用于吸附废水中的重金属离子和有机污染物，但是现有的煤矸石基吸附材料表现出吸附量低、用后材料无法进一步利用等缺点。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的缺陷和不足，本专利技术的目的在于，提供一种煤矸石基C
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A
‑/>S
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H凝胶、制备方法及应用，以解决现有技术中存在的煤矸石基吸附材料对废水中的重金属离子的吸附量低及用后材料无法再利用的技术问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：
[0006]一种煤矸石基C
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A
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S
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H凝胶制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0007]步骤一、对配方量的煤矸石粉末进行预处理，得到处理后煤矸石粉末；
[0008]步骤二、将配方量的硅酸钠、氢氧化钠和水混合制备得到碱性激发剂；
[0009]步骤三、将步骤一中制得的处理后煤矸石粉末加入碱性激发剂中，搅拌混合后得到混合溶液A，然后对混合溶液A进行水浴养护，并在水浴养护过程中对混合溶液A进行搅拌；
[0010]步骤四、对水浴养护后的混合溶液A进行高速离心处理，去除上清液，得到沉淀物B，然后将得到的沉积物B分散在去离子水中并进行超声处理得到悬浊液C；对得到的悬浊液C进行低速离心处理，去除煤矸石颗粒或杂质，得到悬浮液D；对悬浮液D进行陈化处理得到煤矸石基C
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A
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S
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H凝胶。
[0011]具体的，步骤一所述的预处理包括将煤矸石破碎球磨得到粒度小于50目的煤矸石粉。
[0012]更进一步的，步骤三所述的混合溶液A按质量百分比计，包括以下组分：煤矸石粉末15.5～20.5％，硅酸钠10.3％～15.2％，氢氧化钠5.7～10.1％，水50.6～70.3％，各组分
的质量百分比合计为100％。
[0013]更进一步的，所述步骤三中水浴养护温度50～60℃，水浴养护时间4～8小时，搅拌速率为200～300转/分钟。
[0014]更进一步的，所述步骤四中，高速离心处理的转速为5000～6000转/分钟，低速离心处理的转速为400～600转/分钟，超声处理时间为20～30分钟，陈化处理的时间为2～3小时，干燥温度为60～80C。
[0015]更进一步的，步骤四制得的C
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A
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S
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H凝胶包括无定型硅铝酸钠水化物，且C
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A
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S
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H凝胶的颗粒尺寸为1～5μm，比表面积大于100m2/cm3。
[0016]更进一步的，所述方法具体包括如下步骤：
[0017]步骤一、对配方量的煤矸石粉末进行预处理，得到处理后煤矸石粉末；
[0018]步骤二、将配方量的硅酸钠、氢氧化钠和水混合制备得到碱性激发剂；
[0019]步骤三、将步骤一中制得的处理后煤矸石粉末加入碱性激发剂中，搅拌混合后得到混合溶液A，然后将混合溶液A在60℃下水浴养护6小时，并在水浴养护过程中以200转/分钟的搅拌速率对混合溶液A进行搅拌；
[0020]步骤四、对水浴养护后的混合溶液A以5000转/分钟的转速进行高速离心处理，去除上清液，得到沉淀物B，然后将得到的沉积物B分散在去离子水中并进行超声处理20分钟得到悬浊液C；对得到的悬浊液C以500转/分钟的转速进行低速离心处理，去除煤矸石颗粒或杂质，得到悬浮液D；对悬浮液D陈化处理2小时得到煤矸石基C
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A
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S
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H凝胶；
[0021]所述混合溶液A按质量百分比计，包括以下组分：煤矸石粉末15.5％，硅酸钠为10.8％，氢氧化钠为5.7％，水为68％，合计为100％。
[0022]本专利技术还保护一种煤矸石基C
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A
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H凝胶，所述煤矸石基C
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A
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H凝胶采用上述煤矸石基C
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A
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H凝胶制备方法制得；所述C
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A
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H凝胶的颗粒尺寸为1～5μm，比表面积大于100m2/cm3。
[0023]本专利技术还保护如上所述的煤矸石基C
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A
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S
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H凝胶作为重金属离子吸附剂用于废水中重金属污染处理的应用；所述重金属离子包括铜、铅和锌。
[0024]本专利技术还保护如上所述的煤矸石基C
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A
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H凝胶用于从废水中去除有机污染物的应用；所述有机污染物包括亚甲基蓝、罗丹明B和刚果红。
[0025]本专利技术与现有技术相比，具有如下有益的技术效果：
[0026](1)本专利技术公开的煤矸石基C
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A
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H凝胶是一种高效的重金属吸附新材料，可用于有效从废水中去除铜、铅、锌等重金属离子，对重金属离子的吸附能力达到500mg/g，去除效率达到99％，其制备工艺简单，制造成本可大规模应用。
[0027](2)本专利技术公开的煤矸石基C
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A
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H凝胶不仅可以从废水中吸附重金属离子，而且吸附重金属离子后的C
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A
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H凝胶还可以作为降解废水中有机物的光催化剂，对废水中有机物的降解效率达到90％，进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矸石基C
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A
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S
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H凝胶制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤一、对配方量的煤矸石粉末进行预处理，得到处理后煤矸石粉末；步骤二、将配方量的硅酸钠、氢氧化钠和水混合制备得到碱性激发剂；步骤三、将步骤一中制得的处理后煤矸石粉末加入碱性激发剂中，搅拌混合后得到混合溶液A，然后对混合溶液A进行水浴养护，并在水浴养护过程中对混合溶液A进行搅拌；步骤四、对水浴养护后的混合溶液A进行高速离心处理，去除上清液，得到沉淀物B，然后将得到的沉积物B分散在去离子水中并进行超声处理得到悬浊液C；对得到的悬浊液C进行低速离心处理，去除煤矸石颗粒或杂质，得到悬浮液D；对悬浮液D进行陈化处理得到煤矸石基C
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A
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H凝胶。2.如权利要求1所述的煤矸石基C
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A
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S
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H凝胶制备方法，其特征在于，步骤一所述的预处理包括将煤矸石破碎球磨得到粒度小于50目的煤矸石粉，然后对煤矸石粉末进行洗涤。3.如权利要求1所述的煤矸石基C
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A
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H凝胶制备方法，其特征在于，步骤三所述的混合溶液A按质量百分比计，包括以下组分：煤矸石粉末15.5～20.5％，硅酸钠10.3％～15.2％，氢氧化钠5.7～10.1％，水50.6～70.3％，各组分的质量百分比合计为100％。4.如权利要求1所述的煤矸石基C
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H凝胶制备方法，其特征在于，所述步骤三中水浴养护温度50～60℃，水浴养护时间4～8小时，搅拌速率为200～300转/分钟。5.如权利要求1所述的煤矸石基C
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H凝胶制备方法，其特征在于，所述步骤四中，高速离心处理的转速为5000～6000转/分钟，低速离心处理的转速为400～600转/分钟，超声处理时间为20～30分钟，陈化处理的时间为2～3小时，干燥温度为60～80℃。6.如权利要求1所述的煤矸石基C
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A
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H凝胶制备方法，其特征在于，步骤四制得的C
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【专利技术属性】
技术研发人员：韩乐，王晓东，武博强，许刚刚，朱世彬，王海，张跃宏，
申请(专利权)人：中煤科工西安研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：