一种具有金属离子吸附性能的轻质多孔赤泥基无机聚合物介质的制作方法
【技术领域】
[0001]
本发明涉及氧化铝工业产出的废料-赤泥的利用技术，具体是以湿赤泥为主要原料生产用于污水处理的一种具有金属离子吸附性能的轻质多孔赤泥基无机聚合物介质，属于环境保护领域中利用固体废弃物制备功能材料方向。
【背景技术】
[0002]
拜耳法赤泥本质是钠化的铝硅酸盐类黏土矿物，具有较高的碱性及较强的阳离子交换能力。多元素中赋存较多的Fe203 (>35%比重)、Ti02 (>2%)等金属氧化物，这些金属离子的存在使其表面带正电荷，而细菌细胞壁的磷壁酸含有大量酸性较强的磷酸基，加强了细菌表面的负电性，因此赤泥会对细菌有强的吸附能力；另外，赤泥本身粒度小，会有较多的吸附位来负载微生物。赤泥基无机聚合物是利用赤泥中富含的层状无定形、类黏土结构的铝硅酸盐矿物在碱激发剂作用下发生聚合反应，形成宏观上具有较高的比表面积、较强的吸附能力的吸附介质，具有经过长时间的水作用而不老化的优点；赤泥基无机聚合物分子链由S1、0、Al等以共价键组成，在碱激发剂作用下形成具有电负性的硅氧四面体与铝氧四面体的类沸石结构，具有较强吸附重金属离子的能力；分子之间形成的三维网状和环状结构构成的密闭空腔也可以固封金属离子；赤泥基无机聚合物既利用赤泥具有的较强阳离子交换吸附性能，又利用了赤泥基无机聚合物所形成的结构负载能力。
[0003]目前，武汉理工大学学者研究在赤泥基多孔陶瓷滤球上涂覆MnOj莫，用于去除电镀废水中的Pb2+、Cd2+，去除率达96.73%。桂林工学院学者研究赤泥对镉离子的吸附作用，发现赤泥对废水中镉离子的去除率最大可达99.4%。东南大学学者以赤泥为吸附剂研究了赤泥对模拟舍磷废水除磷，去除率达到97%以上。土耳其学者研究了赤泥吸附去除废水中重金属离子的可行性，发现赤泥对Cu2+、Pb2+、Cr6+都具有很好的处理效果，其吸附容量顺序为Cu2+> Pb2+>Cr6+0北京化工大学学者研究赤泥处理矿井废水重金属的情况，表明赤泥可以同时去除废水中的多种金属离子。印度学者用赤泥吸附处理水中的金属离子，发现赤泥可以在较大的浓度范围内对Pb2+、Cr6+具有很好的吸附能力。美国学者用赤泥与含氟废液充分混合，氟离子含量可降至30mg/l，去除率大于99%。日本学者将赤泥用于处理水中的砷离子，反应24h，砷离子的浓度从100mg/l下降到0.5mg/l。德国学者将赤泥用于纺织废水的脱色处理，用盐酸活化赤泥处理后的废水透明度从6.6%提升到95%。浙江大学学者发现地聚合物固化体对Cu2+、Pb2+、Cd2+等重金属离子的捕集效率均在99.7%以上，对Cr 6+的捕集效率最高，可以达到99.9%，与水泥固化体相比，赤泥基无机聚合物在各个温度下的浸出率和累计浸出分数最低。福州大学学者研究了聚合物对重金属Pb2+和Cr 6+的固化效果，研究表明当Pb2+加入量小于1%时，固化体在酸性、中性及碱性环境下固化率均大于99%，聚合物对重金属Pb2+固化主要是通过物理固封和化学键联的两种形式发生作用。西南科技大学学者研究了改性粉煤灰地合聚物水泥对Cs+和Sr2+的固化效果，并按国标用去离子水对固化体进行毒性浸出试验，研究表明改性粉煤灰地聚合物水泥对重金属离子的固化效果均符合国家标准。
【发明内容】
[0004]
本发明的目的在于直接利用经过压滤后的湿赤泥，在常温环境下制备出具有多孔轻质特点的赤泥水处理介质；提供利用赤泥在碱激发剂的作用下制备一种免烧结、低成本、大掺量赤泥的赤泥基无机聚合物水处理介质的方法；赤泥基无机聚合物水处理介质制备简单、回收方便、可广泛应用于污水过滤及金属离子脱除处理；提供了一种金属离子脱除效率高、原料简单易得的一种过滤介质的制备方法；赤泥基无机聚合物水处理介质大量利用了赤泥固体废弃物，应用面广泛，为社会创造了新的经济价值。
[0005]具体方法为:将赤泥、水玻璃、氢氧化钠溶液、添加剂、改性剂按配比计量，依次投放于搅拌机内进行充分搅拌；对模具进行清理并均匀涂刷硅油类脱模剂；待物料搅拌均匀后，将浆料充填到钢制模具中，经振实后使用成孔器对物料进行孔径成型；成型后在一定的湿度与温度下进行带模养护；养护一定时间后脱模；脱模后的介质码垛后继续进行常温养护。
[0006]为实现上述目的，本发明是一种赤泥基无机聚合物水处理介质，其特征是主要原料是赤泥；其特征是多孔的赤泥基无机聚合物。
[0007]本发明的进一步技术方案是:所述介质是以赤泥、水玻璃、添加剂、改性剂的混合物在碱激发下制成；所述介质的原料组成及其重量比为:赤泥100份，水玻璃10-40份，氢氧化钠2-10份，添加剂50-150份，改性剂0-5份。
[0008]所述赤泥为氧化铝工业拜耳法赤泥经过压滤处理后的湿赤泥，其含水率在20-45%(重量比);所述水玻璃的模数为0.8-1.6 ;所述添加剂为炭、木质纤维素、玻璃纤维、粉煤灰、偏高岭土、磨细矿渣、钢渣、导电瓷土粉、导电石墨粉、导电云母粉中的一种或者几种。所述水为普通用水；所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或者几种；所述的改性剂为氯化物、硝酸盐或金属氧化物中的一种或几种。
[0009]上述赤泥基无机聚合物多孔、轻质水处理介质的制备方法，其特征是，包括以下步骤:
(1)赤泥为氧化铝工业拜耳法赤泥经过压滤处理后的湿赤泥，其含水率在20-45%(重量比)，水玻璃、氢氧化钠溶液、添加剂按配比计量，存储于物料斗内备用；
(2)依次投放物料斗内物料于搅拌机内充分搅拌均匀；
(3)对模具进行清理并均匀涂刷脱模剂；
(4)将搅拌均匀后浆料填充到钢制模具中，使用成孔器对浆料进行孔径成型；
(5)对模具中介质静放于一定的湿度与温度环境中进行养护；
(6)养护一定时间后对介质脱模；
(7)脱模后的介质码垛后继续进行常温养护即为成品。
[0010]本发明的赤泥基无机聚合物多孔轻质水处理介质依据使用条件的适用性，具有块状、球状、不规则状等多种规格；可广泛适用于工业污水、城市污水、垃圾堆场渗水等多种场合的污水处理。
[0011]本发明的赤泥基无机聚合物多孔轻质水处理介质为大掺量赤泥无机聚合物材料。
[0012]【附图说明】:
图1为本发明制备工艺示意图。
[0013]【具体实施方式】:
1、按照水玻璃模数1.2、水胶比0.3，将赤泥300g、水玻璃100g、锯末200份、水计量后进行搅拌，搅拌均勾后；将物料饶注到40mmX30mmX 160mm的钢制模具中，振实后用聚乙稀薄膜密封。试样在常温下进行养护，养护3d后将试样脱模。取10g试样静止于0.lmol/1的卤水溶液中，交换吸附5min后卤水溶液降低为0.0125mol/l ；
2、按照水玻璃模数1.2、水胶比0.3，将赤泥300g、水玻璃100g、锯末200份、水计量后进行搅拌，搅拌均勾后；将物料饶注到40mmX30mmX 160mm的钢制模具中，振实后用聚乙稀薄膜密封。试样在常温下进行养护，养护3d后将试样脱模。试样在350°C下煅烧2h后，取10g试样静止于0.lmol/1的卤水溶液中，交换吸附5min后卤水溶液降低为0.0067mol/l ；
3、按照水玻璃模数1.2、水胶比0.3，将赤泥300g、水玻璃100g、聚苯颗粒100份、水计量后进行搅拌，搅拌均匀后；将物料浇注到40mmX30mmX 160mm的钢制模具中，振实后，在常温下进行养护，养护3d后将试样脱模。试样在350°C下煅烧2h后，取10g试样静止于
0.lmol/1的卤水溶液中，交换吸附5min后卤水溶液降低为0.005mol/l。
【主权项】
1.一种具有金属离子吸附性能的轻质多孔赤泥基无机聚合物介质，其特征是，所述介质是以赤泥、水玻璃、添加剂、改性剂为主要原料制成；所述主要原料的组成为:赤泥50?95%、水玻璃1?30%、氢氧化钠1?10%、添加剂1?50%、改性剂0.1?5%。2.如权利要求书1所述的赤泥基无机聚合物多孔轻质水处理介质，其特征是，所述赤泥为氧化铝工业拜耳法赤泥经过压滤处理后的湿赤泥，其含水率在20-45% (重量比)；所述水玻璃的模数为0.8-1.6 ;所述添加剂为炭、木质纤维素、玻璃纤维、粉煤灰、偏高岭土、磨细矿渣、钢渣、导电瓷土粉、导电石墨粉、导电云母粉中的一种或者几种。3.所述水为普通用水；所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或者几种；所述的改性剂为氯化物、硝酸盐或金属氧化物中的一种或几种。4.如权利要求书1、2所述的赤泥基无机聚合物多孔轻质水处理介质的制备方法，其特征是，包括以下步骤: (1)赤泥为氧化铝工业拜耳法赤泥经过压滤处理后的湿赤泥，其含水率在20-45%(重量比)，水玻璃、氢氧化钠溶液、添加剂按配比计量，存储于物料斗内备用； (2)依次投放物料斗内物料于搅拌机内充分搅拌均匀； (3)对模具进行清理并均匀涂刷脱模剂； (4)将搅拌均匀后浆料填充到钢制模具中，使用成孔器对浆料进行孔径成型； (5)对模具中介质静放于一定的湿度与温度环境中进行养护； (6)养护一定时间后对介质脱模； (7)脱模后的介质码垛后继续进行常温养护即为成品。5.本发明的赤泥基无机聚合物多孔轻质水处理介质依据使用条件的适用性，具有块状、球状、不规则状等多种规格；可广泛适用于工业污水、城市污水、垃圾堆场渗水等多种场合的污水处理。6.本发明的赤泥基无机聚合物多孔轻质水处理介质为大掺量赤泥无机聚合物材料。
【专利摘要】本发明公开了一种具有金属离子吸附性能的轻质多孔赤泥基无机聚合物介质及制备方法，属于环境保护领域中利用固体废弃物制备功能材料技术领域。本发明介质是以赤泥、水玻璃、添加剂、改性剂为主要原料制成；所述主要原料的组成及重量比为：赤泥50～95%、水玻璃1～30%、氢氧化钠1～10%、添加剂1～50%、改性剂0.1～5%。本发明直接利用经过压滤后的赤泥，经配料后依次投放于搅拌机内搅拌，待搅拌均匀后，将物料充填到模具中养护；养护脱模后的介质为赤泥基无机聚合物水处理介质。介质制备简单、回收方便、可广泛应用于污水过滤及金属离子吸附处理；不仅大量利用了固废赤泥，而且为社会创造了新的经济价值。
【IPC分类】C02F1/28, B01J20/10, B01J20/30
【公开号】CN105289462
【申请号】CN201510679949
【发明人】房永广, 巩孝颖, 邵斌, 冯奇伟, 刘冰清
【申请人】山东建筑大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年10月20日