一种高比表面积磷酸盐基地聚合物的制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种高比表面积磷酸盐基地聚合物的制备方法，该方法为：将粉煤灰和泥浆粉混合，得到原材料A；将质量分数为35％的磷酸二氢铝溶液与原材料A混合后，搅拌均匀后，倒入模具中，进行室温养护，得到高比表面积磷酸盐基地聚合物。还提供了应用，用于重金属吸附剂或污染场地处理。本发明专利技术制备的磷酸盐基地聚合物比表面面积高，适用于用作重金属吸附剂或污染场地处理。染场地处理。染场地处理。

【技术实现步骤摘要】
一种高比表面积磷酸盐基地聚合物的制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于地聚合物
，具体涉及一种高比表面积磷酸盐基地聚合物的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]地聚合物是一种可由铝硅酸盐源或碱激发剂制备的一种非晶态材料，由大卫维茨教授于20世纪70年代首次报道。碱激发地聚合物由三维交联的[SiO4]和[AlO4]单元形成的Si
‑
O
‑
Si、Si
‑
O
‑
Al链组成。地聚合物力学强度高、耐久性能优异、制备成本低等特点。近年来，一种以铝硅酸盐为原材料和磷酸或磷酸盐激发剂制备的新型磷酸盐基地聚合物受到广泛关注。正如碱激发材料，磷酸盐基地聚合物材料可由(粉煤灰、高镁镍渣、铜工业生产的硅酸铁粉副产品)等工业副产品和偏高岭土、红土等黏土矿物制备而成。磷酸盐地聚合物基质为由Si
–
O
–
Al
–
O
–
P、Al
–
O
–
P、Si
–
O
–
P和Si
‑
O
‑
S链接组成的三维网络结构，它的强度可能高于碱激发地聚合物。
[0003]磷酸盐基地聚合物具在工程中具有较多的用途，可用于制备压制粘土砖、高温陶瓷和Pb
2+
探测电化学传感器、地聚合物泡沫等。磷酸基地聚合物具有较大的表面积，含有对污染物具有较好吸附效果的介孔，可用于废水中重金属污染物的去除。Njimoudengh等研究了制备的海藻酸盐
‑
磷酸盐地聚合物水泥珠比表面积为8.3
±
0.04m2/g。Liu等研究了偏高岭土为原料，过氧化氢溶液和Triton X
‑
100(C2H4O)
n
C
14
H
22
O)作为成孔剂和泡沫稳定剂制备吸附剂，制备的吸附剂比表面积为7.25m2/g。磷酸盐基地聚合物吸附剂对污水中重金属离子具有较好的去除效果，与其他一些吸附剂相比，磷酸盐基地聚合物吸附剂效果更好，例如，海藻酸钠改性的磷酸盐基地聚合物对Pb
2+
的最大吸附效率可到达0.38mmol/g。然而，作为吸附剂比表面积是一个非常重要的参数，对重金属吸附效果具有重要的影响。材料比表面越大，对重金属的吸附效果越好。目前在已有研究中得到磷酸盐基地聚合物比表面积<10m2/g，相对于很多吸附剂来说其比表面积相对较低。磷酸基地聚合物含有很多介孔和微孔，介孔和微孔有利于重金属吸附的，例如Pb
2+
半径为0.175nm，很容易扩散到介孔中。因此，如果有适当的方法提高磷酸基地聚合物介孔和微孔比例，那么磷酸基地聚合物可能成为一种环境处理材料。
[0004]磷酸盐基地聚合物吸附剂吸附能力受表面积和孔隙体积的显著影响，比表面积越大，对污染物吸附效果越好，因此提高磷酸基地聚合物比表面积对磷酸盐基地聚合物环境处置方面具有重大意义。高含水率泥浆含水率高，很难压实，具有低强度、高压缩性的工程特性。在大多数情况下，超高含水量的泥浆含有高含量的粘土和淤泥成分(通常>50％)，导致渗透性非常低，在重力作用下脱水和固结过程相当缓慢，其很难直接应用于工程。传统的高含水率泥浆处置方法为将其直接废弃，不可避免地侵占土地资源，还对环境造成污染和安全危害。高含水率泥浆经烘干后破碎后的粉末具有较高比表面积，泥浆颗粒较细，含有丰富SiO2。其中黏粒和粉粒对磷酸基地聚合物产生的孔隙具有较好的充填作用。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种高比表面积磷酸盐基地聚合物的制备方法及其应用，该方法制备的磷酸盐基地聚合物比表面面积高，适用于用作重金属吸附剂或污染场地处理。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种高比表面积磷酸盐基地聚合物的制备方法，该方法为：
[0007]S1、将粉煤灰和泥浆粉混合，得到原材料A；
[0008]S2、将质量分数为35％的磷酸二氢铝溶液与S1中得到的原材料A混合后，搅拌均匀后，倒入模具中，进行室温养护，得到高比表面积磷酸盐基地聚合物。
[0009]优选地，S1中所述原材料A中泥浆粉的质量分数为10％～50％。
[0010]优选地，S1中所述粉煤灰为5000目的粉煤灰。
[0011]优选地，S1中所述泥浆粉粒径小于100μm；所述泥浆粉由含水率为110％的泥浆烘干而成；所述泥浆粉中SiO2的质量分数为36.41％、MgO的质量分数为26.46％、CaO的质量分数为12.35％、Fe2O3的质量分数为11.88％、Al2O3的质量分数为8.03％、SO3的质量分数为1.15％、MnO的质量分数为0.97％、K2O的质量分数为0.95％、ZnO的质量分数为0.74％、P2O5的质量分数为0.55％、TiO2的质量分数为0.32％。
[0012]优选地，S2中所述质量分数为35％的磷酸二氢铝溶液和原材A的质量比为0.381：1。
[0013]优选地，S2中所述室温养护的养护龄期为7d～28d。
[0014]优选地，当所述养护龄期为7d时，所述高比表面积磷酸盐基地聚合物的比表面积为63.05m2/g～311.66m2/g；当所述养护龄期为28d时，所述高比表面积磷酸盐基地聚合物的比表面积为40.24m2/g～63.246m2/g。
[0015]本专利技术还提供了上述制备方法所制备的高比表面积磷酸盐基地聚合物的应用，所述高比表面积磷酸盐基地聚合物用于重金属吸附剂或污染场地处理。
[0016]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
[0017]1、本专利技术制备的磷酸基地聚合物属于介孔材料，养护龄期为7d时，本专利技术制备的高比表面积磷酸盐基地聚合物的比表面积达63.05m2/g～311.66m2/g，养护龄期为28d时，比表面积达40.24m2/g～63.246m2/g，在污染物吸附处理和污染物固化/稳定化处理方面具有较大潜力。
[0018]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。
附图说明
[0019]图1为原材料及实施例1
‑
2、对比例1
‑
2制备的磷酸盐基地聚合物SEM图。
[0020]图2为实施例7中磷酸盐基地聚合物各类孔隙占比。
[0021]图3为实施例7中泥浆粉含量和养护龄期对地聚合物强度的影响。
具体实施方式
[0022]以下实施例中使用的粉煤灰粉和主要化学成分及含量如表1、2所示。
[0023]表1粉煤灰粉料主要化学成分及含量化学组分
[0024][0025]表2.泥浆粉的化学组分
[0026][0027]表1粉煤灰粉料中的其他成分包括ZrO2、V2O5和PbO微量化学物质。
[0028]表2泥浆粉中的其他成分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高比表面积磷酸盐基地聚合物的制备方法，其特征在于，该方法为：S1、将粉煤灰和泥浆粉混合，得到原材料A；S2、将质量分数为35％的磷酸二氢铝溶液与S1中得到的原材料A混合后，搅拌均匀后，倒入模具中，进行室温养护，得到高比表面积磷酸盐基地聚合物。2.根据权利要求1所述的一种高比表面积磷酸盐基地聚合物的制备方法，其特征在于，S1中所述原材料A中泥浆粉的质量分数为10％～50％。3.根据权利要求1所述的一种高比表面积磷酸盐基地聚合物的制备方法，其特征在于，S1中所述粉煤灰为5000目的粉煤灰。4.根据权利要求1所述的一种高比表面积磷酸盐基地聚合物的制备方法，其特征在于，S1中所述泥浆粉粒径小于100μm；所述泥浆粉由含水率为110％的泥浆烘干而成；所述泥浆粉中SiO2的质量分数为36.41％、MgO的质量分数为26.46％、CaO的质量分数为12.35％、Fe2O3的质量分数为11.88％、Al2O3的质量分数为8.03％、SO3的质量分数为1.15％、MnO的质量分数为0.97％、K...

【专利技术属性】
技术研发人员：浦少云，姚惠然，邬忠虎，王伟，姜屏，吴二鲁，李娜，李翠红，俞燕飞，
申请(专利权)人：贵州华佑通工程技术有限公司贵州大学，
类型：发明
国别省市：