本发明涉及净水器滤芯领域，一种赤泥中提取二氧化硅制备陶瓷滤芯填料的方法及应用。
背景技术：
随着人们生活水平的提高，人们对饮用水的要求越来越高，城乡自来水的水质难以达到人们的预期。因此，一些居民都在家中的供水终端安装了净水装置。滤芯是家用净水器的核心部件，陶瓷滤芯填料是一种经济环保的水质净化材料，它通过过滤吸附等方法去除水中杂质及细菌，且不会产生二次污染，是目前家用净水器比较青睐的滤芯填料。
赤泥是氧化铝生产过程中产生的强碱性废渣，每年赤泥的排放量高达上千万吨。同时，作为一种二次资源，赤泥中含有大量有效组分，如何合理利用处置赤泥一直是备受关注的问题。因此回收赤泥中二氧化硅既实现了赤泥废物资源化，也为赤泥的综合利用提供新的方向。
技术实现要素：
本发明是要解决赤泥中二氧化硅的资源化利用及饮用水中氨氮的处理问题。提供一种赤泥中提取二氧化硅制备陶瓷滤芯填料的方法，并将其应用于去除饮用水中的氨氮。
一种赤泥提取二氧化硅制备陶瓷滤芯填料的方法，其特征在于，所述方法如下步骤：
一、酸浸提取：按固液比1:10~1:16将烘干的赤泥粉末加入浓度为1~4mol/L稀盐酸中，酸浸温度为60℃~90℃下搅拌浸出1h~2.5h，然后利用离心机将浸出液固液分离，浸出渣用蒸馏水多次洗涤烘干，按固液比1:10~1:20加入到70%~90%的浓硫酸中，酸浸温度为60℃~90℃下搅拌浸出1h~2.5h，然后利用离心机固液分离，浸出液回收利用，浸出渣即为提取物；
二、混料：按重量份数称取50~65份步骤一中提取的二氧化硅粉体、20~25份膨润土、1~5份煤粉、2~6份石灰石和1~4份碳酸钠，将称取的50~65份提取的二氧化硅粉体、20~25份膨润土、1~5份煤粉、2~6份石灰石和1~4份碳酸钠混合后球磨1~4h，得到混合粉体；
三、向步骤二中加入质量分数为5%的聚乙烯醇溶液，然后在温度70℃~85℃之间水浴搅拌至泥状，取出过筛后，手工搓制成1.0~2.0mm的球形颗粒；所述步骤二得到的混合粉体的质量与质量分数为5%的聚乙烯醇溶液的体积比为1g:1ml；
四、将步骤三得到的1.0~2.0mm的球形颗粒放入马弗炉中，在升温速率2℃/min~6℃/min的条件下，将马弗炉的温度由室温升至200℃~600℃，然后在温度为200℃~600℃条件下保温40min~60min；再以升温速率为2℃/min~6℃/min的条件下，将马弗炉的温度由200℃~600℃升至800℃~1100℃，然后在800℃~1100℃的条件下保温50min~100min，得到陶瓷滤芯填料。
一种赤泥提取二氧化硅制备陶瓷滤芯填料的应用是将陶瓷滤芯填料用于去除饮用水中的氨氮，其方法是按如下步骤进行：向含有氨氮的水中加入陶瓷滤芯填料，在室温下震荡0.5h~1h后，得到处理后溶液；所述含有氨氮的水中氨氮的浓度为1.5mg/L~3mg/L;所述制备的陶瓷滤芯填料质量与含有氨氮水的体积比为1g:(6~10ml)。
本发明的有益效果主要体现在：
1.制备陶瓷滤芯填料的主成分来自固体废弃物，回收了酸浸赤泥渣中80%以上的二氧化硅，经济性较好；
2.焙烧过程中添加的少量碳酸钠起到助熔剂作用，实现低温烧结，降低能量损耗。经验证制备的陶瓷填料用于去除饮用水中的氨氮，氨氮的去除率可达到66.6%，主要的去除机制为静电吸附。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式一种赤泥提取二氧化硅制备陶瓷滤芯填料的方法是按以下步骤进行：
一、酸浸提取：按固液比1:10~1:16将烘干的赤泥粉末加入浓度为1~4mol/L稀盐酸中，酸浸温度为60℃~90℃下搅拌浸出1h~2.5h，然后利用离心机将浸出液固液分离，浸出渣用蒸馏水多次洗涤烘干，按固液比1:10~1:20加入到70%~90%的浓硫酸中，酸浸温度为60℃~90℃下搅拌浸出1h~2.5h，然后利用离心机固液分离，浸出液回收利用，浸出渣即为提取物；
二、混料：按重量份数称取50~65份步骤一中提取的二氧化硅粉体、20~25份膨润土、1~5份煤粉、2~6份石灰石和1~4份碳酸钠，将称取的50~65份提取的二氧化硅粉体、20~25份膨润土、1~5份煤粉、2~6份石灰石和1~4份碳酸钠混合后球磨1~4h，得到混合粉体；
三、向步骤二中加入质量分数为5%的聚乙烯醇溶液，然后在温度70℃~85℃之间水浴搅拌至泥状，取出过筛后，手工搓制成1.0~2.0mm的球形颗粒；所述步骤二得到的混合粉体的质量与质量分数为5%的聚乙烯醇溶液的体积比为1g:1ml；
四、将步骤三得到的1.0~2.0mm的球形颗粒放入马弗炉中，在升温速率2℃/min~6℃/min的条件下，将马弗炉的温度由室温升至200℃~600℃，然后在温度为200℃~600℃条件下保温40min~60min；再以升温速率为2℃/min~6℃/min的条件下，将马弗炉的温度由200℃~600℃升至800℃~1100℃，然后在800℃~1100℃的条件下保温50min~100min，得到陶瓷滤芯填料。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中赤泥在固液比为1:16，稀盐酸浓度为3mol/L,酸浸温度为90℃下浸出1.5h。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：第一步酸浸渣在固液比为1:10，90%浓硫酸，酸浸温度为90℃下浸出2h。其他与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤二中按重量份数称取65份提取的二氧化硅粉末、25份膨润土、4份石灰石、4份煤粉、2份碳酸钠。其他与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤三中在温度为75℃水浴条件下搅拌成泥状。其他与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤四中在升温速率为2℃/min条件下，将马弗炉由室温升至500℃。其他与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤四中再以2℃/min条件下，将马弗炉由500℃升温至1000℃，然后在温度为1000℃焙烧50min。其他与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式一种赤泥提取二氧化硅制备陶瓷滤芯填料的应用是将陶瓷滤芯填料用于去除饮用水中的氨氮，其方法是按如下步骤进行：向含有氨氮的水中加入陶瓷滤芯填料，在室温下震荡0.5h~1h后，经过孔径为0.45μm的滤膜过滤，得到处理后溶液；所述含有氨氮的水中氨氮的浓度为1.5mg/L~3mg/L;所述制备的陶瓷滤芯填料质量与含有氨氮水的体积比为1g:(6~10ml)。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式八不同的是：在室温下震荡1h。其他与具体实施方式八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式八或九不同的是：制备的陶瓷滤芯填料质量与含有氨氮水的体积比为1g:10ml。其他与具体实施八或九相同。
通过以下实施例验证本发明的效果：
实施例一：一种赤泥提取二氧化硅制备陶瓷滤芯填料的方法是按以下步骤进行：
一、酸浸提取：按固液比1:10~1:16将烘干的赤泥粉末加入浓度为1~4mol/L稀盐酸中，酸浸温度为60℃~90℃下搅拌浸出1h~2.5h，然后利用离心机将浸出液固液分离，浸出渣用蒸馏水多次洗涤烘干，按固液比1:10~1:20加入到70%~90%的浓硫酸中，酸浸温度为60℃~90℃下搅拌浸出1h~2.5h，然后利用离心机固液分离，浸出液回收利用，浸出渣即为提取物；
二、混料：将煤粉、膨润土、石灰石、碳酸钠和提取出的二氧化硅过200目筛后，按重量份数称取65份提取的二氧化硅粉末、25份膨润土、4份石灰石、4份煤粉、2份碳酸钠，将称取的65份提取的二氧化硅粉末、25份膨润土、4份石灰石、4份煤粉、2份碳酸钠混合后球磨，得到混合粉体；
三、向2g步骤二中的混合分体重加入质量分数为5%的聚乙烯醇溶液，然后在温度70℃条件下水浴搅拌至泥状，取出过筛后，手工搓制成1.0~2.0mm的球形颗粒；
四、将步骤二中得到的1.0~2.0mm的球形颗粒放入马弗炉中，在升温速率2℃/min的条件下，将马弗炉的温度由室温升至500℃，然后在温度为500℃条件下保温40min；再以升温速率为2℃/min的条件下，将马弗炉的温度由500℃升至1000℃，然后在1000℃的条件下保温50min，得到陶瓷滤芯填料。
陶瓷滤芯填料去除饮用水中氨氮的方法：向5ml含有氨氮的水中加入0.5g陶瓷滤芯填料，在室温下震荡1h后，得到处理后溶液；所述含有氨氮的水中氨氮的浓度为3mg/L；
测定处理后溶液中氨氮浓度为，去除率达66.6%。