以煤灰制成吸附材料的方法技术

本发明专利技术是提供一种煤灰制成吸附材料的方法，其主要利用筛选技术从燃煤灰中分选出未燃碳，再利用水蒸气或二氧化碳活化处理未燃碳，使未燃碳的表面形成众多的微细孔洞，成为可容纳微小物质的吸附空间；由此制出的吸附剂孔隙度高，吸附量大，吸附效率佳，且成本低廉，可供作为处理废水的吸附材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，具体来说利用筛选技术，分选煤灰 中的未燃碳，再利用水蒸气活化技术，进行未燃碳表面处理，进而制备出吸附量大、 吸附效率佳，且成本低廉，用于处理废水的吸附材料。
技术介绍
煤灰的发生量庞大，每年约有210万吨左右，其再利用方式主要是作为水泥添加料, 再利用率为60%左右，剩下的部分需进行废弃物处理，由于数量达约百万吨以上，实 行处理的难度高，成为环保问题。在上述利用现况之外，国内外相关研究文献中也曾提出煤灰其它的可能用途，如 煤灰具有吸附重金属离子、以及有机物等能力，其可供处理六价铬、二价镉、二价铜、 二价汞、二价锌、三价铁等重金属废水，以及一般的有机染料废水。这是由于煤灰的 成分中含有约70%以上的硅、铝、铁等氧化物(如表l),在水中这些氧化物带有表面 电荷，可吸附异电荷离子。此外煤灰中含有少量的未燃碳，可以微弱的凡得瓦尔力 (Vander Wall force)表面吸附有机物质。但是整体而言，煤灰的吸附量低，远低于市 售的废水处理吸附材料，需要大量添加才可达到排污标准，因此将大量的煤灰勉强添 加在废水中，以期为吸附重金属之用，只是造成废水中的污泥量大增而已。有鉴于此，本专利技术遂进行研发以煤灰制出高吸附量、成本低的吸附材料的方法， 进而专利技术出以筛分技术分选出未燃碳成分，再利用高温活化技术处理未燃碳，使来燃 碳的表面形成众多的微细孔洞，成为可以容纳大量吸附物质的空间此方法所制造出 的吸附剂孔隙度高，吸附量大，吸附效率佳，且成本低廉，不仅可实际应用于处理废 水，另一方面也可成就煤灰的再利用，有效改善大量待处理煤灰的难题。 表l 煤灰的化学组成<table>table see original document page 4</column></row><table>
技术实现思路
煤灰是燃煤锅炉的副产物，煤灰的成分主要是由氧化物以及少量的碳所构成，其中氧化物比例至少在70%以上，剩下的则是在数个百分比到30%左右的碳(表l)。氧化 物的颗粒微细为数个微米左右，碳则较粗，在数十微米至百微米左右，在选矿技术中 可利用适合的筛选、浮选等技术对前述微粒进行分选。此外，煤灰中的碳成分是煤炭未完全燃烧剩下的颗粒，利用水蒸气活化碳的表面， 会形成众多的微小孔洞，造成大比表面积，吸附性能可以达到一般市售的吸附产品的 质量，可成为高性能的吸附材料。因此运用选矿技术，对煤灰中的碳予以浓集，再对碳施加表面活化处理，使碳的 比表面积增加，由此制造出高吸附性能的吸附材料。本专利技术人由煤灰筛分的结果(由表2)，可知碳的分布偏向在粗粒部分，利用筛选 浓集出的粗粒部分，较佳碳品位约为50~70% (重量)左右。倘利用浮选分选的结果方面，据现有文献显示浮矿的较佳碳品位约在45~70%(重量)左右。虽然具有分选效果， 但是以吸附材料而言，主要供为吸附的碳品位(重量比例)仍不够高，会导致吸附材 料整体吸附效率偏低。根据显微镜的观察，煤灰未燃碳的颗粒内含有数微米大小的孔 洞，由显微镜可以发现孔洞内有氧化物颗粒的存在，这些存在孔洞内的氧化物颗粒， 在分选时随着碳粒一起浓集到筛网上或浮矿中，造成碳品位不高。为突破此一限制以 提高碳品位，本专利技术运用超声波处理，将煤灰置于水中再导入超声波，使氧化物充分 分散，从碳的孔洞内移出，达到两类颗粒的良好分离，再以湿式筛选或浮选技术进行 分选，筛分可以获得碳品位在90%以上的筛上产物，浮选产物的碳品位也达85%以上。表2飞灰样品干式筛选的结，艮<table>table see original document page 5</column></row><table>在活化处理方面，由于碳的化学安定性佳，与一般化学药剂较难发生反应，而易 与氧气、 一氧化碳/二氧化碳、水蒸气等氧化性气体发生反应。碳与这些气体反应速率 的慢、快顺序为二氧化碳/一氧化碳<水蒸气<氧气等，其中与氧气的反应为放热反应， 难以控制反应温度，因此本专利技术是采用水蒸气、二氧化碳/一氧化碳等作为活化气体， 进行表面活化处理，以使碳浓集物的表面在反应后可获得较佳的活化效果。本专利技术提出煤灰制成吸附材料的方法，可制造出高吸附性能的吸附材料，质覽/吸 附性能与一般市售废水处理使用的高级活性炭产品相当，而由于制备原料取自于废弃物，故可大幅降低制造成本，估算每吨成本在美金300元以下，约为市售髙级活性炭产 品的二分之一，市场优势高。且煤灰来源充足，原料取得容易，有利于大量生产，而使用煤灰不仅可解决国内大量煤灰待处置的问题，所制成的吸附材料其成本低、高吸 附效率，可大幅降低昂贵的废水处理成本，广泛供应于废水处理，维护环境质量，具有以废治废的双重功效。总的来说，专利技术的一种，主要是将燃煤灰以筛选技术 分选出未燃碳，再对未燃碳进行高温活化处理，使未燃碳的表面形成众多的微细孔洞， 成为供容纳微小物质的吸附空间；由此构成可供处理废水的吸附材料。具体来说，本专利技术的一种，其特征在于，其具体实施 步骤为(1) 分离煤灰组成物首先将煤灰与水充分搅拌混合，对混合液导入超声波， 以造成煤灰组成物充分分散；(2) 进行碳浓集处理经步骤(1)超声波处理后，再运用湿式筛选进行碳浓集处理；(3) 活化处理将经步骤(2)后所得的碳浓集物进行高温活化处理，以在碳表 面上形成众多孔隙，提升比表面积，成为可供吸附的空间。在步骤(3)的活化处理步骤后，还可进行再次碳浓集处理，以进一步提高吸附材 料的吸附性能。附图说明图l所示为本专利技术方法的步骤图2所示为水蒸气流速对提升活化产物比表面积的效果；图3所示为水蒸气活化温度对提升活化产物比表面积的效果图4所示为二氧化碳活化温度对提升活化产物比表面积的效果。具体实施例方式本专利技术方法主要包含超声波处理分离煤灰组成物、碳浓集处理以及以高温活化碳 浓集物等步骤。有关本专利技术为达上述预期的功效及目的，所运用的技术手段，兹举出 实施例详加说明如下实施例一首先，请配合参阅图l所示 (1)分离煤灰组成物首先将煤灰与水搅拌混合(固液比-lg: 20ml)，对混合液 导入超声波(20KHz)，以造成煤灰组成物(氧化物颗粒与碳颗粒)充分分散；(2)进行碳浓集处理经步骤(1)超声波处理，再运用湿式筛选，取出400目以 上的部分，超声波处理经10分钟后其碳品位可达85%以上(配合参阅表3)，而再经15 分钟后，则可取得碳品位高达90.5%的碳浓集物(如表3，即可看出超声波处理对碳浓 集的功效，较佳时间约在15分钟左右，浓集物的碳品位可以髙达90.5%)。表3超声波处理提升浓集物碳品位的效果<table>table see original document page 7</column></row><table>(超声波频率20KHz,固液比-lg:20ml)(3)活化处理将经步骤(2)后所得碳浓集物(碳品位为90.5%)进行水蒸气 活化处理，以在碳表面上形成众多孔隙，提升比表面积，成为可供吸附的空间。由图2 所示，可看出水蒸气流速对提升活化产物比表面积的功效，较佳条件是在水蒸气流速 约8cm/min以上；再由图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以煤灰制成吸附材料的方法，其特征在于，其主要是将燃煤飞灰以筛选技术分选出未燃碳，再对未燃碳进行高温活化处理，使未燃碳的表面形成众多的微细孔洞，成为供容纳微小物质的吸附空间；由此构成可供处理废水的吸附材料。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：谢雅敏，吴俊毅，陈伟圣，吴佳正，萧庭哲，蔡敏行，
申请(专利权)人：谢雅敏，吴俊毅，陈伟圣，吴佳正，萧庭哲，蔡敏行，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]