一种水泥六价铬还原剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及水泥制备技术领域，更具体地说，特别涉及一种水泥六价铬还原剂及其制备方法。


背景技术：

2.近年来，水泥工业的发展消耗了大量的工业固体废弃物，在消耗废弃物的同时也将一些污染物带入水泥当中，可溶性六价铬就是其中的一种。在水泥粉磨过程中，水泥磨内的含铬钢球和水泥原料都是水泥六价铬的重要来源。六价铬为吞入性毒物/吸入性极毒物，皮肤接触可能导致敏感，更有可能造成遗传缺陷，对环境具有持久危险性。水泥中的六价铬可通过硬化后的水接触溶出到环境当中去，因此严格控制水泥六价铬含量是阻断铬污染的有效途径。
3.目前在水泥工业生产过程中，较为常用的六价铬还原剂是硫酸亚铁、硫酸亚锡、氯化亚锡等无机还原剂，如何选择合适含量的还原剂能够提高水泥废渣的无害化利用，是目前急需解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种水泥六价铬还原剂及其制备方法。
5.为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种水泥六价铬还原剂，由以下重量份的原料制成：硫酸亚铁0.2
‑
0.35份、三氧化二锑5
‑
20份，聚羧酸超分散剂1
‑
5份，消泡剂0.2
‑
0.5份，水70
‑
90份和活性炭纤维负载型纳米铁溶液10
‑
15份。
6.水泥六价铬还原剂的制备方法，包括以下步骤：取羟丙基甲基纤维素溶于80℃热水中，搅拌溶解之后，冷却留存备用；
7.将制备的聚羧酸超分散剂溶于水中，加入三氧化二锑，用剪切分散剂快速剪切分散形成悬浮液，之后加入消泡剂；
8.最后待搅拌一段时间之后，加入活性炭纤维负载型纳米铁溶液，搅拌均匀，得到悬浮液形式的六价铬还原剂。
9.优选地，所述活性炭纤维负载型纳米铁溶液通过以下方法制得：
10.a、将聚丙烯腈基活性炭纤维毡黏膜粉碎后，使其过300目筛，并放置在100摄氏度烘干箱中烘烤备用；
11.b、采用液相还原法合成纳米铁，纳米铁使用脱氧去离子水和脱氧乙醇洗涤；
12.c、将纳米铁与聚丙烯腈基活性炭纤维粉末混合进行合成反应，生成活性炭纤维负载型纳米铁。
13.优选地，所述步骤c的具体操作方法为：将纳米铁溶解与脱氧去离子水中，待其充分溶解后加入乙醇溶液，然后安装铁负载量为20％的比例加入聚丙烯腈基活性炭纤维粉末，并搅拌10min，使用naoh调节溶液ph值，并添加kbh4持续反应30min，从而得到活性炭纤维负载型纳米铁溶液。
14.优选地，所述聚羧酸超分散剂通过以下方法制得：将30
‑
50重量份的甲基丙烯酸和10
‑
18重量份的聚乙二醇放入反应容器中，加入80
‑
100重量份的三氯甲烷和0.4
‑
0.8重量份的对苯二酚，在氮气保护氛围110℃冷凝回流3.5h，得初品；将初品在40℃减压蒸馏去除三氯甲烷，得酯化大单体；将60
‑
70重量份的烯丙基聚氧乙烯醚、10
‑
20重量份苯乙烯磺酸钠、80重量份的蒸馏水、0.4
‑
0.8重量份的过硫酸铵和0.2
‑
0.5重量份的甲基丙烯磺酸钠置于反应容器中，将酯化大单体通过恒压滴液漏斗在反应初1h内全部加至反应容器中，70℃反应3h，反应结束后用氢氧化钠溶液调节ph至7
‑
8，得聚羧酸超分散剂。
15.优选地，所述聚乙二醇为聚乙二醇
‑
800。
16.优选地，所述消泡剂为有机硅消泡剂，型号为xp
‑
17。
17.与现有技术相比，本发明的优点在于：
18.本发明采用活性炭纤维负载型纳米铁能够去除水泥废渣中的cr,降低对环境的危害，起到环境修复的作用，三氧化二锑作为六价铬还原组分，在碱性条件下才表现出较好的还原活性，对温度和湿度不敏感，较传统的亚铁盐和亚锡盐类还原剂有很大的优势，可以保持还原剂长效性。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是本发明的ph值对活性炭纤维负载型纳米铁的影响图表。
具体实施方式
21.下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
22.本发明提供一种水泥六价铬还原剂，其特征在于，由以下重量份的原料制成：硫酸亚铁0.2
‑
0.35份、三氧化二锑5
‑
20份，聚羧酸超分散剂1
‑
5份，消泡剂0.2
‑
0.5份，水70
‑
90份和活性炭纤维负载型纳米铁溶液10
‑
15份。
23.实施例一
24.制备步骤为：将制备的一份聚羧酸超分散剂溶于水中，加入5份三氧化二锑，用剪切分散剂快速剪切分散形成悬浮液，之后加入0.2份消泡剂，消泡剂为有机硅消泡剂，型号为xp
‑
17；
25.最后待搅拌一段时间之后，加入10份活性炭纤维负载型纳米铁溶液，搅拌均匀，得到悬浮液形式的六价铬还原剂。
26.活性炭纤维负载型纳米铁溶液通过以下方法制得：
27.a、将聚丙烯腈基活性炭纤维毡黏膜粉碎后，使其过300目筛，并放置在100摄氏度烘干箱中烘烤备用；
28.b、采用液相还原法合成纳米铁，纳米铁使用脱氧去离子水和脱氧乙醇洗涤；
29.c、将纳米铁与聚丙烯腈基活性炭纤维粉末混合进行合成反应，生成活性炭纤维负
载型纳米铁。
30.步骤c的具体操作方法为：将纳米铁溶解与脱氧去离子水中，待其充分溶解后加入乙醇溶液，然后安装铁负载量为20％的比例加入聚丙烯腈基活性炭纤维粉末，并搅拌10min，使用naoh调节溶液ph值，如图1所示，并添加kbh4持续反应30min，从而得到活性炭纤维负载型纳米铁溶液。
31.聚羧酸超分散剂通过以下方法制得：将30重量份的甲基丙烯酸和10重量份的聚乙二醇放入反应容器中，聚乙二醇为聚乙二醇
‑
800，加入80重量份的三氯甲烷和0.4重量份的对苯二酚，在氮气保护氛围110℃冷凝回流3.5h，得初品；将初品在40℃减压蒸馏去除三氯甲烷，得酯化大单体；将60重量份的烯丙基聚氧乙烯醚、10重量份苯乙烯磺酸钠、80重量份的蒸馏水、0.4
‑
0.8重量份的过硫酸铵和0.2重量份的甲基丙烯磺酸钠置于反应容器中，将酯化大单体通过恒压滴液漏斗在反应初1h内全部加至反应容器中，70℃反应3h，反应结束后用氢氧化钠溶液调节ph至7
‑
8，得聚羧酸超分散剂。
32.实施例二
33.制备步骤为：将制备的一份聚羧酸超分散剂溶于水中，加入20份三氧化二锑，用剪切分散剂快速剪切分散形成悬浮液，之后加入0.5份消泡剂，消泡剂为有机硅消泡剂，型号为xp
‑
17；
34.最后待搅拌一段时间之后，加入15份活性炭纤维负载型纳米铁溶液，搅拌均匀，得到悬浮液形式的六价铬还原剂。
35.活性炭纤维负载型纳米铁溶液通过以下方法制得：
36.a、将聚丙烯腈基活性炭纤维毡黏膜粉碎后，使其过300目筛，并放置在100摄氏度烘干箱中烘烤备用；
37.b、采用液相还原法合成纳米铁，纳米铁使用脱氧去离子水和脱氧乙醇洗涤；
38.c、将纳米铁与聚丙烯腈基活性炭纤维粉末混合进行合成反应，生成活性炭纤维负载型纳米铁。
39.步骤c的具体操作方法为：将纳米铁溶解与脱氧去离子水中，待其充分溶解后加入乙醇溶液，然后安装铁负载量为20％的比例加入聚丙烯腈基活性炭纤维粉末，并搅拌10min，使用naoh调节溶液ph值，并添加kbh4持续反应30min，从而得到活性炭纤维负载型纳米铁溶液。
40.聚羧酸超分散剂通过以下方法制得：将350重量份的甲基丙烯酸和10
‑
18重量份的聚乙二醇放入反应容器中，聚乙二醇为聚乙二醇
‑
800，加入100重量份的三氯甲烷和0.8重量份的对苯二酚，在氮气保护氛围110℃冷凝回流3.5h，得初品；将初品在40℃减压蒸馏去除三氯甲烷，得酯化大单体；将70重量份的烯丙基聚氧乙烯醚、20重量份苯乙烯磺酸钠、80重量份的蒸馏水、0.8重量份的过硫酸铵和0.5重量份的甲基丙烯磺酸钠置于反应容器中，将酯化大单体通过恒压滴液漏斗在反应初1h内全部加至反应容器中，70℃反应3h，反应结束后用氢氧化钠溶液调节ph至7
‑
8，得聚羧酸超分散剂。
41.虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。