本发明涉及一种吸附剂的制备工艺，具体涉及一种利用煤质飞灰制备低成本吸附剂的工艺。
背景技术：
煤炭一直是支撑我国发展的最为重要的化石能源，而且在未来很长一段时间内，其地位都不会发生改变。
但是长期以来，煤炭的利用都是以燃烧发电为主，产生的大量飞灰无法利用。同时，随着工业的不断发展，大量的废水无法得到充分的处理，其中以汞为代表的重金属污染尤为严重。另外，工业生产排放的大量重金属对土壤、水源和农作物等都会造成不可逆转的危害。
研究发现，以煤质飞灰为基质对废水中的重金属有很好的净化作用。本发明就是充分利用碳基煤灰，经过改性处理来制取吸附剂，从而达到煤质飞灰的利用和污水处理的双重作用。
技术实现要素：
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种利用煤质飞灰制备低成本吸附剂的工艺。
本发明提供了一种利用煤质飞灰制备低成本吸附剂的工艺，采用煤质飞灰为原料制取吸附剂对工业废水中的重金属进行吸附处理，具有这样的特征，包括以下步骤：
步骤1，将煤质飞灰加入反应器中，在微波照射条件下进行沸石化处理，得到处理后飞灰；
步骤2，按照一定质量比例称取处理后飞灰和氢氧化钠，并加入水进行混合，得到一定质量浓度的悬浮液；
步骤3，将悬浮液加入反应槽中进行搅拌得到浆料；
步骤4，待浆料在室温下静置1h～10h后，弃去上层清液，对下层沉淀进行微波辐射从而得到吸附剂；
步骤5，对工业废水进行稀释或浓缩预处理，得到预定浓度的预处理废水；
步骤6，将吸附剂加入预处理废水中，采用50～500转/分的振动器进行停留时间为5min～24h的混合，得到混合液；
步骤7，采用离心分离器对混合液进行时间为10min～60min的分离，去除下层沉淀从而得到处理后溶液。
在本发明提供的利用煤质飞灰制备低成本吸附剂的工艺中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤2中，一定质量比例为处理后飞灰和氢氧化钠的质量比为1～10:1～10。
在本发明提供的利用煤质飞灰制备低成本吸附剂的工艺中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤2中，一定质量浓度为10g/L～100g/L。
在本发明提供的利用煤质飞灰制备低成本吸附剂的工艺中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤2中，一定质量浓度为100g/L。
在本发明提供的利用煤质飞灰制备低成本吸附剂的工艺中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤3中，搅拌的温度为30℃～90℃，搅拌的时间为6h～18h。
在本发明提供的利用煤质飞灰制备低成本吸附剂的工艺中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤4中，微波辐射的时间为10min～60min。
在本发明提供的利用煤质飞灰制备低成本吸附剂的工艺中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤5中，预定浓度为5mg/L～40mg/L。
在本发明提供的利用煤质飞灰制备低成本吸附剂的工艺中，还可以具有这样的特征：其中，工业废水中的重金属主要为汞。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的一种煤质飞灰制备低成本吸附剂的工艺中，采用煤质飞灰为原料制取吸附剂，不仅降低了吸附剂的制备成本，而且能够有效吸附处理工业废水中的重金属。因此，本发明的煤质飞灰制备低成本吸附剂的工艺具有低成本、高效率和绿色环保的优点。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段与功效易于明白了解，以下结合实施例对本发明作具体阐述。
以下实施例中，工业废水中的重金属主要为汞。
<实施例1>
一种煤质飞灰制备低成本吸附剂的工艺，包括以下步骤：
步骤1，将煤质飞灰加入反应器中，在微波照射条件下进行沸石化处理，得到处理后飞灰。
步骤2，按照质量比例1:5称取处理后飞灰和氢氧化钠，并加入1L水进行混合，得到10g/L质量浓度的悬浮液。
步骤3，将悬浮液加入反应槽中进行搅拌得到浆料。在本实施例中，搅拌的温度为30℃～90℃，搅拌的时间为6h～18h。
步骤4，待浆料在室温下静置1h～10h后，弃去上层清液，对下层沉淀进行微波辐射从而得到吸附剂。在本实施例中，微波辐射的时间为10min～60min。
步骤5，对工业废水进行稀释或浓缩预处理，得到20mg/L预定浓度的预处理废水。在本实施例中，稀释处理是通过加水进行稀释，浓缩处理是通过蒸发进行浓缩。
步骤6，将2g吸附剂加入预处理废水中，采用100转/分的振动器进行停留时间分别为10min～300min的混合，得到混合液。
步骤7，采用离心分离器对混合液进行时间为30min的分离，去除下层沉淀从而得到处理后溶液。
步骤8，检测处理后溶液并记录。
本实施例中，10g/L质量浓度的悬浮液制备的吸附剂对工业废水进行混合吸附后得到的重金属去除率如表1所示。
<实施例2>
在本实施例2中，对于和实施例1中相同的步骤及条件，省略相同的说明。
本实施例中步骤2中，按照质量比例1:5称取处理后飞灰和氢氧化钠，并加入1/3L水进行混合，得到30g/L质量浓度的悬浮液，其余实施步骤和条件与实例1相同。
实验结果检测得到，30g/L质量浓度的悬浮液制备的吸附剂对工业废水进行混合吸附后得到的重金属去除率如表1所示。
<实施例3>
在本实施例3中，对于和实施例1中相同的步骤及条件，省略相同的说明。
本实施例中步骤2中，按照质量比例1:5称取处理后飞灰和氢氧化钠，并加入1/5L水进行混合，得到50g/L质量浓度的悬浮液，其余实施步骤和条件与实例1相同。
实验结果检测得到，50g/L质量浓度的悬浮液制备的吸附剂对工业废水进行混合吸附后得到的重金属去除率如表1所示。
<实施例4>
在本实施例4中，对于和实施例1中相同的步骤及条件，省略相同的说明。
本实施例中步骤2中，按照质量比例1:5称取处理后飞灰和氢氧化钠，并加入1/7L水进行混合，得到70g/L质量浓度的悬浮液，其余实施步骤和条件与实例1相同。
实验结果检测得到，70g/L质量浓度的悬浮液制备的吸附剂对工业废水进行混合吸附后得到的重金属去除率如表1所示。
<实施例5>
在本实施例5中，对于和实施例1中相同的步骤及条件，省略相同的说明。
本实施例中步骤2中，按照质量比例1:5称取处理后飞灰和氢氧化钠，并加入1/10L水进行混合，得到100g/L质量浓度的悬浮液，其余实施步骤和条件与实例1相同。
实验结果检测得到，100g/L质量浓度的悬浮液制备的吸附剂对工业废水进行混合吸附后得到的重金属去除率如表1所示。
为了减少误差，对以上实例均重复进行了3～5次的吸附处理，结果波动微小，故相关数据取平均值。具体结果如下表1所示。
表1不同悬浮液浓度制备的吸附剂对相同浓度预处理废水中汞的去除率结果
实施例的作用与效果
根据本实施例提到的一种煤质飞灰制备低成本吸附剂的工艺，采用煤质飞灰为原料制取吸附剂，不仅降低了吸附剂的制备成本，而且能够有效吸附处理工业废水中的重金属Hg，原因是燃煤飞灰制得的吸附剂对污水中重金属Hg的吸附作用是物理吸附和化学反应共同作用的结果。
如表1，根据实施例1的实验结果可知，在吸附开始的前100分钟左右，随着停留时间的延长，重金属汞的吸附速率增加，吸附效率快速提高，但100分钟后重金属汞的去除率趋于稳定。同理，实施例2～实施例5中重金属汞的去除率变化均与实施例1的结论相同。说明对于同一吸附剂，随着吸附剂和工业废水停留时间的延长，金属汞的去除率先增快后逐渐稳定。
如表1，根据实施例1～实施例5的实验结果可知，在相同的停留时间下，金属汞的去除率随着制备吸附剂的悬浮液浓度的增大而逐渐增高。当悬浮液浓度为100g/L时，制取的吸附剂的吸附效果最佳，金属汞的去除率在30min停留时间内即可达到95％，且70min停留时间后金属汞的去除率趋于稳定，达到98％。说明悬浮液浓度为100g/L时制取的吸附剂的吸附金属汞的速率快，效果佳。
由上述实施例可知，停留时间和悬浮液浓度是影响吸附剂的吸附效果的主要因素，尤其是悬浮液浓度。因为悬浮液浓度的不同会导致吸附孔隙、活性点位等特性的差异，进而影响废液中重金属在吸附剂表面的扩散速率，从而在吸附过程中，吸附的快慢主要由外部质量转移控制，其次是内部的扩散质量转移，所以悬浮液浓度对吸附效果的限制作用更大。
另外，研究发现，活性炭吸附速率随停留时间的延长呈现逐渐降低的变化趋势，与煤质飞灰制得的吸附剂相反。其原因主要是：活性炭为物理吸附，是通过其微观孔隙和内部分布的活性炭质进行物理处理的，随着吸附过程的深入，会产生物理堵塞，使吸附剂的吸附能力降低，从而降低了吸附效率。因此，对于煤质飞灰制得的吸附剂，其吸附速率逐渐增大，进一步佐证了化学吸附的存在。
因此，本发明的煤质飞灰制备低成本吸附剂的工艺具有低成本、高效率和绿色环保的优点。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。
在本实施例中，步骤2中，处理后飞灰和氢氧化钠的质量比为1:5，在步骤5中，预定浓度为20mg/L；但是，在本发明中，处理后飞灰和氢氧化钠的质量比还可以为1～10:1～10，预定浓度还可以为5mg/L～40mg/L。