【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种低品位凹凸棒石与煤气化灰渣基地质聚合物膜及其制备方法和应用，属于膜制备及分离。
技术介绍
1、工业过程快速发展导致环境污染日益严重，不仅严重影响空气质量，还危害着人类健康。严格控制工业尾气中的超细粉尘排放，实现资源的高效清洁利用，是化工和能源等领域面临的关键问题，因此发展面向气体除尘的分离技术具有重要意义。目前，传统的气体除尘方法主要包括静电除尘、旋风分离以及布袋除尘等，这些技术经过多年的发展已经实现了大规模的工业应用。然而，对于近十年间新发现的气体中细颗粒物(pm2.5)而言，由于其特殊的微纳尺寸性，使得传统的除尘方法对pm2.5去除率较低，无法满足严格的尾气排放要求。现阶段的空气过滤材料精度低，阻力高，膜分离技术具有分离精度高、过程能耗低等优点，近年来在气体除尘领域得到了广泛的研究，为pm2.5的控制提供了有效途径。其中，无机膜由于其化学性质稳定、机械强度高、使用周期长等特点，在气体除尘，尤其是高温气体的净化过程中展现出了较好的应用前景，成为了气体净化的最佳选择之一。
2、无机膜在气体净化中性能优异，但是高昂的成本严重制约了其推广和应用。无机膜主要是由无机氧化物制成，常用的原料有al2o3、sio2、tio2、zro2等及其复合物。目前，商业化无机膜是由高纯度的无机氧化物制成的，原料成本较高，是导致膜成本高昂的一大原因。研究表明，采用廉价原料，如矿物及工业废弃物等制备无机膜可以是膜成本降低30％左右。高岭土、堇青石、粉煤灰以及凹凸棒石黏土等材料，其主要组成为sio2和al2o3，是制备商品化无机
3、suresh等人以粉煤灰为原料，通过1100℃烧结工艺制备了用于油水分离的陶瓷微滤膜，其孔隙率最高达43％，截留率在81-99％。fan等人则以凹凸棒石黏土为主要原料，经700℃烧结后制备得到了基于低品位凹凸棒石黏土的陶瓷膜支撑体性能最优，平均机械强度为(17.76±2.03)mpa，孔隙率为(44±0.3)％。其中，纳米凹凸棒石开采过程中，会产生大量低品位的凹凸棒石尾矿，尾矿被随意排放造成了资源浪费并产生环境污染问题。因此，将凹凸棒石尾矿制备无机膜，既解决了无机膜制备成本高的问题，又实现了尾矿的经济利用。
4、使用廉价原料，如低品位atp制备无机膜虽然在一定程度上降低了膜的成本，然而仍然需要高温烧结使其成型，烧结温度往往在700℃以上。无机膜高温烧结是一个高能耗的过程，其烧结能耗约占制膜总成本的60％，是导致膜制备成本居高不下另一原因。因此，基于低品位凹凸棒石开发无机膜制备技术，其难点是要解决制备过程高能耗所引发的高成本问题。
5、地质聚合物是一种以硅氧四面体和铝氧四面体聚合而成的具有非晶态和准晶态特征的无机材料，具有力学性能优异、耐酸碱、耐高温等优点，并且其可无需烧结而在低温下成型，具有低能耗和低成本的特点。因此，以地质聚合技术制备无机膜，可克服传统无机膜高温烧结工艺带来的高能耗问题，有望大幅降低无机膜的成本。地质聚合物原料来源广泛，可以是人工合成硅铝化物、偏高岭土等硅铝酸盐矿物以及含硅组分的固体废弃物。通过激发原料中的硅铝质材料，使其内部si-o四面体和al-o四面体通过共用o而连接形成具有机械强度的地质聚合物。
6、目前，主要用来制备地质聚合物的原料为偏高岭土，zhang等人报道了基于偏高岭土的地质聚合物膜，其机械强度14mpa，孔隙率约为70％，水通量为100-8000kg·m-2·h-1(25℃，1mpa)，对烟气中pm2.5的去除率高达97％，可捕获炭黑水溶液中粒径大于1.67μm的颗粒物。低品位凹凸棒石尾矿中sio2和al2o3含量占比超过70％，具有制备地质聚合物无机膜的物质基础，也是制备地质聚合物膜的潜在原料，然而相关研究未见报道。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种低品位凹凸棒石与煤气化灰渣基地质聚合物膜及其制备方法和应用，通过采用低能耗地质聚合制备技术替代传统高温烧结工艺制备无机膜，从源头降低生产成本和能耗。以低品位atp为原料，通过引入煤气化灰渣复配制备地质聚合，并通过调节复配比、激发剂模数、碱参量、水灰比、养护时间等，获得具有优异机械性能和相态结构的地质聚合物膜，并通过引入过氧化氢调节地质聚合物孔结构，获得了具有连通孔的凹凸棒石-煤气化灰渣基地质聚合物膜(agm)，该膜具有优异的气固分离性能。
2、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
3、一种低品位凹凸棒石与煤气化灰渣基地质聚合物膜的制备方法，包括如下步骤：
4、将低品位凹凸棒石和煤气化灰渣混合后，加入激发剂和水，搅拌均匀，得到地质聚合物；再将地质聚合物与h2o2、十二烷基硫酸钠混合均匀，经浇铸、消泡、养护，得到地质聚合物膜；
5、其中，低品位凹凸棒石和煤气化灰渣的质量比为1:(3-8)；激发剂为模数为1.0-2.0的钠水玻璃。
6、优选地，水的加入量与低品位凹凸棒石和煤气化灰渣的总质量的比值为0.3-0.8。
7、优选地，激发剂是通过在工业钠水玻璃中加入naoh调节模数至1.0-2.0。
8、优选地，以na2o当量计，激发剂中碱掺量为低品位凹凸棒石和煤气化灰渣的总质量的5-15％。
9、优选地，h2o2的添加量为地质聚合物质量的3-7％。
10、优选地，十二烷基硫酸钠的添加量为h2o2添加量的5-15％。
11、优选地，地质聚合物先与h2o2在500-1000rpm下搅拌2-5min，再于1500-3000rpm下搅拌2-5min后加入十二烷基硫酸钠；加入十二烷基硫酸钠后，再于1500-3000rpm下搅拌2-5min。
12、优选地，养护在常温下进行，养护时间1-30d。
13、一种低品位凹凸棒石与煤气化灰渣基地质聚合物膜，是由任一上述的方法制备得到。
14、上述的低品位凹凸棒石与煤气化灰渣基地质聚合物膜在含粉尘废气的气固分离中的应用。
15、本专利技术的有益效果在于：
16、1、无需烧结、低成本。agm的制备成本约11.82￥/m2，远低于通过高温烧结制备的无机膜，具有成本低廉、能耗低、工艺简单、绿色环保等优点；
17、2、机械性能以及气固分离性能优异。凹凸棒石与煤气化灰渣的质量比为1:5，激发剂模数为1.5，水灰比为0.5，碱掺量为10％，养护时间为28d时，agm的合成性能最好。h2o2掺量为6％时，agm的孔径为28.3μm，抗压强度为16.9mpa，对烟气中pm2.5/10的去除率均在90％以上，具有良好的分离性能。
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1.一种低品位凹凸棒石与煤气化灰渣基地质聚合物膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的低品位凹凸棒石与煤气化灰渣基地质聚合物膜的制备方法，其特征在于，水的加入量与低品位凹凸棒石和煤气化灰渣的总质量的比值为0.3-0.8。
3.根据权利要求1所述的低品位凹凸棒石与煤气化灰渣基地质聚合物膜的制备方法，其特征在于，激发剂是通过在工业钠水玻璃中加入NaOH调节模数至1.0-2.0。
4.根据权利要求1所述的低品位凹凸棒石与煤气化灰渣基地质聚合物膜的制备方法，其特征在于，以Na2O当量计，激发剂中碱掺量为低品位凹凸棒石和煤气化灰渣的总质量的5-15％。
5.根据权利要求1所述的低品位凹凸棒石与煤气化灰渣基地质聚合物膜的制备方法，其特征在于，H2O2的添加量为地质聚合物质量的3-7％。
6.根据权利要求1所述的低品位凹凸棒石与煤气化灰渣基地质聚合物膜的制备方法，其特征在于，十二烷基硫酸钠的添加量为H2O2添加量的5-15％。
7.根据权利要求1所述的低品位凹凸棒石与煤气化灰渣基地质聚合物膜的制备
8.根据权利要求1所述的低品位凹凸棒石与煤气化灰渣基地质聚合物膜的制备方法，其特征在于，养护在常温下进行，养护时间1-30d。
9.一种低品位凹凸棒石与煤气化灰渣基地质聚合物膜，其特征在于，是由权利要求1-8任一所述的方法制备得到。
10.权利要求9所述的低品位凹凸棒石与煤气化灰渣基地质聚合物膜在含粉尘废气的气固分离中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种低品位凹凸棒石与煤气化灰渣基地质聚合物膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的低品位凹凸棒石与煤气化灰渣基地质聚合物膜的制备方法，其特征在于，水的加入量与低品位凹凸棒石和煤气化灰渣的总质量的比值为0.3-0.8。
3.根据权利要求1所述的低品位凹凸棒石与煤气化灰渣基地质聚合物膜的制备方法，其特征在于，激发剂是通过在工业钠水玻璃中加入naoh调节模数至1.0-2.0。
4.根据权利要求1所述的低品位凹凸棒石与煤气化灰渣基地质聚合物膜的制备方法，其特征在于，以na2o当量计，激发剂中碱掺量为低品位凹凸棒石和煤气化灰渣的总质量的5-15％。
5.根据权利要求1所述的低品位凹凸棒石与煤气化灰渣基地质聚合物膜的制备方法，其特征在于，h2o2的添加量为地质聚合物质量的3-7％。
6.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：周守勇，毛恒洋，张平平，罗元娜，薛爱莲，赵宜江，邱鸣慧，李梅生，严玉波，张艳，马国超，臧垚，彭文博，钟璟，张琪，夏珊珊，
申请(专利权)人：淮阴师范学院，
类型：发明
国别省市：
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