一种钙硅铝三相复合体系矿物吸附剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种钙硅铝三相复合体系矿物吸附剂及其制备方法与应用

【技术实现步骤摘要】
一种钙硅铝三相复合体系矿物吸附剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于固废焚烧烟气中重金属吸附剂
，尤其是涉及一种钙硅铝三相复合体系矿物吸附剂及其制备方法与应用
。

技术介绍

[0002]焚烧是垃圾
、
污泥等固体废弃物减量化和资源化最常用的处理手段之一
。
然而固废的成分较为复杂，产生的烟气中含有铅
(Pb)、
镉
(Cd)
和锌
(Zn)
等重金属污染物，限制了该技术的发展
。
由于这些重金属具有剧毒性
、
持久性和生物累积性，尽管排放浓度较低，也会对生态环境和人类健康造成严重威胁
。
[0003]重金属在高温下会转化为蒸气形态，然后通过均相成核或异相凝结机制富集到烟气中的细颗粒物上，其中，部分颗粒态的半挥发性重金属可以通过除尘装置脱除，但是富集在细颗粒物上和以气态形式存在的半挥发性重金属会逃逸
。
此外，在污泥和城市固体废弃物等含氯物质的焚烧过程中，氯会与重金属反应形成低沸点的重金属氯化物，进一步加剧了重金属的挥发
。
目前，向炉内喷入吸附剂被认为是一项有前景的重金属排放控制技术，其基本原理是：炉内的吸附剂在有毒重金属蒸气未结核前通过物理
/
化学吸附反应的方式，达到捕获或固化重金属蒸气的目的
。
[0004]目前针对固废焚烧过程中重金属的排放控制问题，主要采取添加某种重金属吸附剂的方式
。<br/>但是，吸附剂通常难以同时实现对多种重金属蒸气的高效捕获，而固体吸附剂的过量使用会导致灰分增加和燃烧效率下降
。
焚烧处理是固废资源化
、
能源化利用的主要方向，因此针对固废焚烧过程开发复合型高效重金属吸附剂是现实需要
。
寻找清洁
、
高效
、
廉价
、
环保的吸附剂，是目前国内外研究固废焚烧过程中重金属控制的热点
。
[0005]中国专利
CN109304138A
公开了一种铝钙粉反应渣制备重金属吸附剂及其再生的方法
。
其针对现有重金属吸附剂合成时间长
、
合成方法复杂
、
合成成本高的缺点，以铝钙粉生产聚合氯化铝过程中产生的铝钙粉反应渣为原料，采用氢氧化钠活化制备重金属吸附剂，所述重金属吸附剂具有多孔隙结构，同时具有充足的铝羟基重金属吸附活性位点，因此具备极佳的重金属吸附功能，该重金属吸附剂对废水中的重金属离子进行吸附后，可以采用盐酸溶液对吸附渣进行解附以回收重金属离子，解附得到的解附渣可以采用氢氧化钠溶液再活化得到再生重金属吸附剂，所述再生重金属吸附剂依然具备优异的重金属吸附能力
。
该专利的重金属吸附剂主要成分为铝钙，但是其主要用于对废水中的重金属离子进行吸附
。
[0006]中国专利
CN112156750A
公开了一种粉煤飞灰载体重金属吸附剂的制备方法，该方法将飞灰颗粒作为吸附剂载体，通过物理掺混
‑
高温煅烧方式将高岭土
、Fe、Ca
粉末均匀固化在粉煤灰颗粒表面，由此制备所需复合吸附剂
。
然而该方法制备复合吸附剂所需矿物原料种类较多，制备过程中各种矿物粉末采用物理掺混的方式混合会使得复合吸附剂中的活性组分分布不均匀，进而导致制备的复合吸附剂对重金属的吸附效果存在较大差异，难以标准化大规模生产
。
[0007]而传统单一矿物吸附剂的固化重金属效率低
、
综合成本高
、
难于回收，限制了该技术的推广，固废焚烧条件下的多种类重金属协同固化是当前面临的一大难题
。

技术实现思路

[0008]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供一种钙硅铝三相复合体系矿物吸附剂及其制备方法与应用
。
[0009]本专利技术提供的技术方案，以蒙脱土粉末作为复合吸附剂主料，选择钙基矿物粉末作为辅料，采用超声辅助分散
‑
水热
‑
煅烧方法制备钙硅铝复合吸附剂
。
生产过程绿色环保，操作简单，无需任何化学试剂，避免了生产过程中造成二次污染；并且复合吸附剂集成多种活性组分，由此解决吸附剂固化重金属效率低和多种类重金属协同固化的技术问题
。
[0010]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0011]本专利技术首先提供一种钙硅铝三相复合体系矿物吸附剂的制备方法，该方法包括下列步骤：
[0012]S1
：以蒙脱土矿物为主原料，钙基矿物为辅料，经破碎
、
研磨后制得蒙脱土粉末和钙基矿物粉末；将蒙脱土粉末和钙基矿物粉末在水中搅拌
、
分散均匀后，得到混合悬浮液；
[0013]S2
：将步骤
S1
得到的混合悬浮液进行水热反应得到复合悬浮液，过滤
、
烘干后得到复合吸附剂；
[0014]S3
：复合吸附剂经过高温煅烧，待冷却后得到所述钙硅铝三相复合体系矿物吸附剂
。
[0015]在本专利技术的一个实施方式中，所述钙基矿物选自
CaCO3、CaO
或
Ca(OH)2中的一种或多种的组合
。
[0016]在本专利技术的一个实施方式中，所述钙基矿物添加的质量为蒙脱土矿物和钙基矿物总质量的
10
～
30
％
。
[0017]在本专利技术的一个实施方式中，将蒙脱土粉末和钙基矿物粉末在水中搅拌
、
分散的方法为：在磁力搅拌器中搅拌后，采用超声辅助分散
。
[0018]在本专利技术的一个实施方式中，水热反应的条件为：水热温度为
80
～
160℃
，水热反应时间为1～
3h。
[0019]在本专利技术的一个实施方式中，高温煅烧的条件为：煅烧温度为
600
～
800℃
，煅烧时间为
10
～
30min。
[0020]本专利技术还进一步提供基于上述制备方法制备得到的钙硅铝三相复合体系矿物吸附剂
。
该吸附剂是蒙脱石
、
氧化钙和各种硅铝酸钙的混合物，主要成分是
Al、Si、Ca
和
O
，蒙脱土为该复合吸附剂的主料，高温下生成的一系列硅铝酸钙晶体均匀分散于所述复合吸附剂中
。
[0021]本专利技术还进一步提供基于上述制备方法制备得到的钙硅铝三相复合体系矿物吸附剂的应用，所述钙硅铝三相复合体系矿物吸附剂用于在固废焚烧过程中高温捕集重金属蒸气
。
[0022]在本专利技术的一个实施方式中，所述重金属蒸气包括固废焚烧烟气中...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种钙硅铝三相复合体系矿物吸附剂的制备方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
S1
：以蒙脱土矿物为主原料，钙基矿物为辅料，经破碎
、
研磨后制得蒙脱土粉末和钙基矿物粉末；将蒙脱土粉末和钙基矿物粉末在水中搅拌
、
分散均匀后，得到混合悬浮液；
S2
：将步骤
S1
得到的混合悬浮液进行水热反应得到复合悬浮液，过滤
、
烘干后得到复合吸附剂；
S3
：复合吸附剂经过高温煅烧，待冷却后得到所述钙硅铝三相复合体系矿物吸附剂
。2.
根据权利要求1所述的一种钙硅铝三相复合体系矿物吸附剂的制备方法，其特征在于，所述钙基矿物选自
CaCO3、CaO
或
Ca(OH)2中的一种或多种的组合
。3.
根据权利要求1所述的一种钙硅铝三相复合体系矿物吸附剂的制备方法，其特征在于，所述钙基矿物添加的质量为蒙脱土矿物和钙基矿物总质量的
10
～
30
％
。4.
根据权利要求1所述的一种钙硅铝三相复合体系矿物吸附剂的制备方法，其特征在于，将蒙脱土粉末和钙基矿物粉末在水中搅拌
、
分散的方法为：在磁力搅拌器中搅拌后，采用超声辅助分散
...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄亚继，程好强，朱志成，李志远，于梦竹，金保昇，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：