一种用于废水处置的固定床层、制备方法、应用及固定床技术

本发明专利技术提供一种用于废水处置的固定床层、制备方法、应用及固定床，该方法包括以下步骤：步骤1、将配方量的水、氢氧化钠和水玻璃搅拌混合后制得碱性激发剂；步骤2、制备煤矸石基沸石膜混合浆料；将步骤1中制得的碱性激发剂与配方量的煤矸石粉末和双氧水搅拌混合后得到制备煤矸石基沸石膜混合浆料；步骤3、将煤矸石基沸石膜混合浆料旋涂于多孔载体表面，然后将多孔载体转移到固定床柱中进行蒸压养护，蒸压养护结束后，制得原位负载有煤矸石基沸石膜的固定床层；蒸压养护的蒸压压力为0.1MPa～1MPa，蒸压温度为100～180℃，压养护时间为1h～2h。本发明专利技术制得的呈明显复合床层结构的固定床层具备有机物筛分性能、重金属吸附性能和高水通量，可用于制备固定床。可用于制备固定床。可用于制备固定床。

【技术实现步骤摘要】
一种用于废水处置的固定床层、制备方法、应用及固定床


[0001]本专利技术属于环境材料领域，涉及废水处置，具体涉及一种用于废水处置的固定床层、制备方法、应用及固定床。

技术介绍

[0002]在工业化学品的生产过程中经常会副产出各种工业化学废物，例如，在纺织、造纸、羊毛染色和油漆生产过程中会产生大量的有机污染物，不仅威胁环境，而且威胁人类健康。由于这些有机物具有复杂的芳香分子结构，导致其高热、光稳定性和生物降解性差，很难在环境中退化。目前，主要采用离子交换、化学氧化、生物降解、萃取、共沉淀/吸附等方法从废水中去除有机污染物，其中吸附法被认为是廉价、高效且操作简单的技术工艺。比重大于5且原子量在63.5
–
200.6之间的元素被称为重金属，铬(Cr)，镍(Ni)，锌(Zn)，锰(Mn)，铜(Cu)，镉(Cd)，钴(Co)和铅(Pb)是我们环境中最常见的重金属。由于它们倾向于在环境中积累，稳定和毒性，因此它们对所有生物体都是危险的。
[0003]煤矸石是在采煤、洗选过程中产生的废弃物。随着煤炭的开采，我国每年产生大量的煤矸石，其中多数煤矸石没有得到合理利用而造成了环境污染和资源浪费，因此，如何对煤矸石进行加工制取高附加值的产品具有一定的经济效益和环保效益，而利用煤矸石碳、硅、铝、铁、钙、镁等共存的化学特性对其进行改性，可制备出吸附性能优良的吸附材料，而现有技术中鲜见以固体废弃物，尤其是以煤矸石为原料制备有机污染物和重金属离子吸附剂的报道。

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，提供一种用于废水处置的固定床层、制备方法、应用及固定床。
[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]一种用于废水处置的固定床层的制备方法，该方法包括以煤矸石和双氧水为原料、利用化学激发和蒸压养护工艺制备煤矸石基沸石膜混合浆料，然后将制得的煤矸石基沸石膜混合浆料旋涂于多孔载体上，制备得到原位负载有煤矸石基沸石膜的固定床层。
[0007]本专利技术还具有以下技术特征：
[0008]具体的，所述方法包括以下步骤：
[0009]步骤1、将配方量的水、氢氧化钠和水玻璃搅拌混合后制得碱性激发剂；
[0010]步骤2、制备煤矸石基沸石膜混合浆料；
[0011]将步骤1中制得的碱性激发剂与配方量的煤矸石粉末和双氧水搅拌混合后得到制备煤矸石基沸石膜混合浆料；
[0012]步骤3、将煤矸石基沸石膜混合浆料旋涂于多孔载体表面，然后将多孔载体转移到固定床柱中进行蒸压养护，蒸压养护结束后，制得原位负载有煤矸石基沸石膜的固定床层；
[0013]所述的蒸压养护的蒸压压力为0.1MPa～1MPa，蒸压温度为100～180℃，蒸压养护
时间为1h～2h。
[0014]优选的，步骤4中，所述的蒸压养护的蒸压压力为0.5MPa，蒸压温度为150℃，蒸压养护时间为0.5h。
[0015]优选的，步骤2中所述的煤矸石基沸石膜混合浆料以质量百分比计，包括以下原料组分：煤矸石40.2～45.8％，氢氧化钠7.6％～10.1％，水玻璃28.8～40.2％，水10.6％～18.3％和双氧水0.2
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0.5％，各组分的质量百分比合计为100％。
[0016]优选的，所述的水玻璃为Na2O
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nSiO2，其中n为2.42；所述双氧水的浓度为35wt％。
[0017]具体的，步骤2中所述的多孔载体为圆柱状多孔载体，包括多孔惰性陶瓷载体、不锈钢筛载体和多孔氧化硅载体，且所述多孔载体的平均孔径为100nm～1000nm，孔隙率为50％～80％。
[0018]更进一步的，所述沸石膜为方沸石膜、Na
‑
P型膜沸石和X型沸石膜。更进一步的，所述沸石膜中沸石的质量百分含量为30～35％。
[0019]本专利技术还保护一种用于废水处置的固定床层，所述固定床层采用上述用于有机废水处置的固定床层的制备方法制得，包括多孔载体和附着于所述多孔载体表面的煤矸石基沸石膜。
[0020]本专利技术还保护一种用于废水处置的固定床，包括设置有内腔的固定床柱，所述固定床柱内沿径向设置有多个上述的固定床层。
[0021]本专利技术还保护上述固定床用于从废水中去除有机污染物和重金属离子的应用；所述有机污染物包括四环素、对硝基苯酚、为土霉素、亚甲基蓝、罗丹明B、刚果红，所述重金属离子包括铅离子、铜离子、镉离子和锌离子。
[0022]本专利技术与现有技术相比，具有如下有益的技术效果：
[0023](Ⅰ)本专利技术制得一种呈现明显复合床层结构的固定床层，由于基体上沸石膜的原位负载，从而在固定床层上形成了特殊的分子孔道，使得固定床层具备有机物筛分性能，借助机体和沸石膜的协同作用，使得本专利技术的固定床层的有机物分离效率大于95％，且固定床层显示出高水通量(340
‑
440L/m2·
h
·
MPa)，同时，由于沸石膜具有较强的离子交换能力，因此本专利技术制得的固定床层可以吸附废水中的重金属离子。
[0024](Ⅱ)相比于一般的吸附分离材料的制备方法，本专利技术的制备方法以煤矸石作为主要原料，利用化学激发克服了煤矸石自身元素难溶出的缺点，并且可以通过控制蒸压条件来制备多种类型的沸石膜，从而得到具有不同类型沸石膜的固定床层。
[0025](Ⅲ)本专利技术制备得到的固定床可直接与蠕动泵、储液装置通过管路相接构成有机物和重金属离子的分离吸附系统，最终实现了材料制备与工艺设备相结合，操作简单、成本低廉、具有很强的推广使用价值。
附图说明
[0026]图1为用于废水处置的固定床柱制备流程；
[0027]图2为实施例1～3和对比例1制得的固定床层的沸石膜晶相分析；
[0028]图3为实施例1～3制得的固定床层在不同尺度下的微观结构图；
[0029]图4用于废水处置的固定床柱分离吸附系统示意图。
[0030]以下结合实施例对本专利技术的技术方案作进一步说明。
具体实施方式
[0031]本专利技术方法以煤矸石和双氧水为原料、利用化学激发和蒸压养护工艺制备煤矸石基沸石膜混合浆料，然后将制得的煤矸石基沸石膜混合浆料旋涂于多孔载体上，制备得到原位负载有煤矸石基沸石膜的固定床层，原位负载是指制备和负载过程分开单独进行，不改变材料的现有状态，仅通过改变工艺实现负载。
[0032]将设置有本专利技术制备得到的固定床层的固定床与蠕动泵、储液装置通过管路相接，构建用于废水分离吸附的固定床系统，可以将得到的固定床系统用于过滤去除、吸附有机污染物和重金属离子，应用该系统具有操作简单、成本低廉和大规模环境修复的优点。
[0033]本专利技术中制备废水处置的固定床的内部结构为现有技术中已知的。
[0034]遵从上述技术方案，以下给出本专利技术的具体实施例，需要说明的是本专利技术并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于废水处置的固定床层的制备方法，其特征在于，该方法包括以煤矸石和双氧水为原料、利用化学激发和蒸压养护工艺制备煤矸石基沸石膜混合浆料，然后将制得的煤矸石基沸石膜混合浆料旋涂于多孔载体上，制备得到原位负载有煤矸石基沸石膜的固定床层。2.如权利要求1所述的用于废水处置的固定床层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将配方量的水、氢氧化钠和水玻璃搅拌混合后制得碱性激发剂；步骤2、制备煤矸石基沸石膜混合浆料；将步骤1中制得的碱性激发剂与配方量的煤矸石粉末和双氧水搅拌混合后得到制备煤矸石基沸石膜混合浆料；步骤3、将煤矸石基沸石膜混合浆料旋涂于多孔载体表面，然后将多孔载体转移到固定床柱中进行蒸压养护，蒸压养护结束后，制得原位负载有煤矸石基沸石膜的固定床层；所述的蒸压养护的蒸压压力为0.1MPa～1MPa，蒸压温度为100～180℃，蒸压养护时间为1h～2h。3.如权利要求2所述的用于废水处置的固定床层的制备方法，其特征在于，步骤2中所述的煤矸石基沸石膜混合浆料以质量百分比计，包括以下原料组分：煤矸石为42.4％，氢氧化钠为7.9％，水玻璃为36.9％，水为12.4％，双氧水为0.4％。4.如权利要求2所述的用于废水处置的固定床层的制备方法，其特征在于，步骤2中所述的煤矸石基沸石膜混合浆料以质量百分比计，包括以下原料组分：煤矸石40.2～45.8％，氢氧化钠7.6％～10.1％，水玻璃28.8～40.2％，水10.6％～18.3％和双氧水0.2

【专利技术属性】
技术研发人员：韩乐，朱世彬，武博强，王海，张跃宏，许晨，
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：