【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于废水处理，具体涉及一种处理废水中重金属离子的镁渣基轻质多孔陶粒的制备方法。
技术介绍
1、多孔陶粒是通过使用黏土或固废为原料，添加适量的发泡剂，经过高温煅烧或者免烧工艺制备出的一种具有类似蜂窝煤微孔结构的轻质骨料。由于其内部具有大量密闭的微孔，具有比表面积大、吸附性能强、重金属析出低等优异性能，因此被广泛应用到工业废水重金属处理领域。工业废水中主要存在：汞、铬、镍、铜等重金属离子，由于具有较强的稳定性，这些重金属离子可以通过生态循环的方式富集在动植物中，摄入人体则会引发一系列的疾病，危害人类健康。
2、目前，制备多孔陶粒的工艺主要为高温煅烧和免烧，主要原料多为黏土，价格昂贵，导致陶粒成本增加。高温煅烧由于其煅烧温度为1000℃左右，会产生大量二氧化碳，大量的余热也不能有效利用，造成资源浪费。在免烧工艺中使用造粒机成型时，由于造粒过程时间一般较长，增加了制备工艺时间，并且使用蒸压养护方式的压力和温度都过高，加大了工艺成本。此外，现阶段对于多孔陶粒在吸附重金属方面，一般需要添加多种外加剂复掺对其进行改性才能达到最优吸附效果。
3、公开号为cn110776331a的专利技术专利中以单氰胺工业生产中的固废单氰胺渣掺合粉煤灰、赤泥、膨润土等为原料，经造粒、高温煅烧成内部多孔、质轻的轻质陶粒。其采用的高温煅烧温度高达1100℃～1220℃，且煅烧工艺会产生大量二氧化碳造成污染，且产生预热未有效利用。公开号为cn114249562的专利技术专利中将铸造废灰与水泥混合成混合料，然后加入淀粉与颗粒酶制剂制成的
4、镁渣是由硅热法炼镁产生的废渣，目前对于镁渣的处理仍旧以填埋为主，不仅占用土地，污染环境，还造成了巨大的资源浪费。
技术实现思路
1、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，提供一种处理废水中重金属离子的镁渣基轻质多孔陶粒的制备方法。该方法以镁渣为主要原料经挤压制备成型陶粒，并采用“常压水养+吸附+co2气氛碳化养护”的工艺，实现对废水中重金属离子的有效吸附和封存，改善了吸附效果，无需造粒或高温煅烧，缩短了制备工艺时间并节能减排，解决了现有陶粒造粒制备时间较长及煅烧制备温度过高的难题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种处理废水中重金属离子的镁渣基轻质多孔陶粒的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
3、步骤一、将镁渣和煤矸石粉放入球磨机中进行球磨，然后过0.9mm方孔筛，取筛下物得到镁渣基粉；
4、步骤二、将外加剂加入水中搅拌均匀得到外加剂溶液，然后将外加剂溶液与步骤一中得到的镁渣基粉投入搅拌机中搅拌均匀，立刻加入铝粉继续搅拌，得到混合物浆料；
5、步骤三、将步骤二中得到的混合物浆料通过挤压方式挤出成型，得到成型陶粒；
6、步骤四、将步骤三中得到的成型陶粒放入养护箱内进行常压水养；
7、步骤五、将步骤四中经常压水养后的成型陶粒放入含铜、铅离子废水中进行吸附处理，然后取出放入碳化室内在co2气氛中进行碳化养护，放至室温后得到镁渣基轻质多孔陶粒。
8、本专利技术采用镁渣、煤矸石粉为原料，通过挤压成型简化了陶粒成型工艺，无需造粒，缩短了制备时间，并采用铝粉使得成型陶粒发泡，内部产生大量微孔结构，提升吸附面积；首先采用常压水养，在较低温度下经养护进行水化反应，原料中的cao与水结合生成ca(oh)2，并继续与二氧化硅、随反应生成c-s-h凝胶，使得成型陶粒具有初始强度，然后利用常压水养后的成型陶粒对含铜、铅离子废水中进行吸附处理，最后采用co2气氛碳化养护，成型陶粒中的ca(oh)2、c-s-h均与co2反应生成碳化产物caco3，碳酸钙对吸附在陶粒表面的铜、铅重金属离子进行封存，防止重金属离子再析出，且高强度的碳酸钙赋予镁渣基轻质多孔陶粒高强度特性。此外，本专利技术的碳化养护有效吸收co2，减少对空气污染。
9、该过程中，水化反应的主要反应式如下：
10、cao+h2o＝ca(oh)2
11、nca(oh)2+sio2+mh2o＝ncao·sio2·mh2o(c-s-h)
12、碳化反应的主要反应式如下：
13、ca(oh)2+co2＝caco3+h2o
14、c-s-h+co2＝caco3+sio·h2o(无定型硅胶)。
15、上述的一种处理废水中重金属离子的镁渣基轻质多孔陶粒的制备方法，其特征在于，步骤一中所述球磨的时间为10min，步骤二中所述搅拌均匀的时间为4min～5min，继续搅拌的时间为30s。
16、上述的一种处理废水中重金属离子的镁渣基轻质多孔陶粒的制备方法，其特征在于，步骤二中所述外加剂的制备方法为：向聚乙烯醇中加入引发剂过硫酸钾，随后加入甲基丙烯酸羟乙酯水溶液和松香酸n,n-二甲基甲酰胺溶液进行自由基聚合反应，得到外加剂。本专利技术以聚乙烯醇为主链，通过引发剂过硫酸钾对聚乙烯醇的羟基进行活化，形成氧活性自由基，随后，氧活性自由基进攻甲基丙烯酸羟乙酯和松香酸结构中的碳碳双键，使这两个单体嫁接到聚乙烯醇中，最终得到一种同时具有发泡、减水和吸附性能强的外加剂。
17、上述的一种处理废水中重金属离子的镁渣基轻质多孔陶粒的制备方法，其特征在于，按质量份数计步骤一中镁渣为70份，煤矸石粉为30份，步骤二中外加剂为0.2～2份，铝粉为0.5～6份，混合物浆料的水固比为4.5:1。
18、本专利技术混合物浆料的水固比为水的质量与镁渣和煤矸石粉的总质量之比。
19、上述的一种处理废水中重金属离子的镁渣基轻质多孔陶粒的制备方法，其特征在于，步骤四中所述常压水养的温度为30℃～60℃，养护龄期为12h～24h。本专利技术通过控制常压水养的温度和养护龄期，以激发铝粉的发泡活性，保证产物陶粒内部产生大量的微孔。
20、上述的一种处理废水中重金属离子的镁渣基轻质多孔陶粒的制备方法，其特征在于，步骤五中所述碳化养护的温度为90℃～150℃，co2气氛的体积浓度为70％～99％，养护龄期为20min～60min。本专利技术通过控制碳化养护的温度和co2气氛的体积浓度，保证co2与陶粒内部可碳化物质如ca(oh)2、水化硅酸钙、硅酸二钙充分发生碳化反应，生成强度更高的caco3；同时，当碳化时间超过1h后，陶粒中可碳化的物质几乎被碳化产物caco3包裹，导致碳化反应程度较低，其力学性能也不会发生明显上升，故控制养护龄期为上述范围。
21、上述的一种处理废水中重金属离子的镁渣基轻质多孔陶粒的制备方本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种处理废水中重金属离子的镁渣基轻质多孔陶粒的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种处理废水中重金属离子的镁渣基轻质多孔陶粒的制备方法，其特征在于，步骤一中所述球磨的时间为10min，步骤二中所述搅拌均匀的时间为4min～5min，继续搅拌的时间为30s。
3.根据权利要求1所述的一种处理废水中重金属离子的镁渣基轻质多孔陶粒的制备方法，其特征在于，步骤二中所述外加剂的制备方法为：向聚乙烯醇中加入引发剂过硫酸钾，随后加入甲基丙烯酸羟乙酯水溶液和松香酸N,N-二甲基甲酰胺溶液进行自由基聚合反应，得到外加剂。
4.根据权利要求1所述的一种处理废水中重金属离子的镁渣基轻质多孔陶粒的制备方法，其特征在于，按质量份数计步骤一中镁渣为70份，煤矸石粉为30份，步骤二中外加剂为0.2～2份，铝粉为0.5～6份，混合物浆料的水固比为4.5:1。
5.根据权利要求1所述的一种处理废水中重金属离子的镁渣基轻质多孔陶粒的制备方法，其特征在于，步骤四中所述常压水养的温度为30℃～60℃，养护龄期为12h～24h。
...【技术特征摘要】
1.一种处理废水中重金属离子的镁渣基轻质多孔陶粒的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种处理废水中重金属离子的镁渣基轻质多孔陶粒的制备方法，其特征在于，步骤一中所述球磨的时间为10min，步骤二中所述搅拌均匀的时间为4min～5min，继续搅拌的时间为30s。
3.根据权利要求1所述的一种处理废水中重金属离子的镁渣基轻质多孔陶粒的制备方法，其特征在于，步骤二中所述外加剂的制备方法为：向聚乙烯醇中加入引发剂过硫酸钾，随后加入甲基丙烯酸羟乙酯水溶液和松香酸n,n-二甲基甲酰胺溶液进行自由基聚合反应，得到外加剂。
4.根据权利要求1所述的一种处理废水中重金属离子的镁渣基轻质多孔陶粒的制备方法，其特征在于，按质量份数计步骤一中镁渣为70份，煤矸石粉为30份，步骤二中外加剂为0.2～2份，铝粉为0.5～6份，混合物浆料的水固比为4.5:1。
5.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱苗淼，朱武卫，李纪明，李忠育，朱明明，张路平，
申请(专利权)人：陕西省建筑科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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