一种油页岩半焦处理和改性凹凸棒土的方法_3

文档序号:9833457阅读:来源:国知局
有天然的大孔。通过碱的干馏处理,碳材料A具有了介孔和微孔结构。因此获得的炭材料A具有多级孔结构。在其中分散凹凸棒土后,吸附性得到增强。凹凸棒土固体堆放在一起,实际使用过程中真实的比表面积降低。碳/凹凸棒土复合材料中碳起到了骨架和支撑作用,可以提高吸附性能。碳/凹凸棒土复合材料易于加工成型,可以制成块状、片型、膜等材料,便于使用。
[0060]有益效果:
有益效果1:废物处理-矿物加工一体化。本项发明将工业废物油页岩半焦的资源化利用与天然矿物凹凸棒石的处理和改性进行有效结合。通过将油页岩半焦分解为凹凸棒土的分散剂、纯化剂、活化剂、改性剂、增白剂,既实现了对于工业废物的有效处理,同时又完成了对于天然矿物的处理和改性。
[0061]有益效果2:就“废”取材、产品性能优异。在油页岩半焦处理、凹凸棒土处理、凹凸棒土改性整个过程中,除普通酸碱外,没有使用其它化学药品和试剂!
在工业废物和矿物加工过程中,不使用价值较高的化学原料制备功能材料,更有应用价值和产业化前景。在油页岩半焦处理、凹凸棒土处理、凹凸棒土改性整个过程中,除普通酸碱外,没有使用其它化学药品和试剂!尤其是凹凸棒土处理过程中的分散剂、纯化剂、活化剂、改性剂、增白剂全部就“废”取材。
[0062]有益效果3:1种废物分解为4种资源,与I种天然矿物衍生为12种产品,而且可以通过产品之间数量的调节,实现废物的充分利用。
[0063]在两种废物或天然矿物联合使用过程中,突出的矛盾是各种成分的充分利用问题。第一个问题是成分难以被完全利用,部分研究仅能利用其中的部分成分,如仅利用油页岩半焦中的无机成分的Al等成分,对于其它成分的缺少有效的利用方式。第二个问题是成分数量上难以被完全利用,在多种成分组合利用方面尽管在主要成分都被利用,然而难以对于成分的数量进行有效的调节,最终还是导致产生大量的二次废物。例如一种废物被处理为A和B,分别另一种物质C组合,制备AC和BC,由于物质成分和实际需要处理废物数量的限制,S卩A、B、C的数量是固定的,在实际处理过程中会出现一种或多种成分的剩余,难以实现对于废物的充分处理。
[0064]本项发明实际将工业废物油页岩半焦分解为A(碳源)、B(铁源)、C(铝源)、D(硅源)分别与F (凹凸棒土)可以制备的物质是CF (铝改性)、BF (铁改性)、DF(硅改性)、⑶F (硅酸铝改性)XDDF(硅改性后硅酸铝进一步改性)、AF(碳改性)、ACF(碳铝改性)、ADF(碳铁改性)。这些改性方式相互组合为充分利用提供广阔的调整的空间。
[0065]CF(铝改性)、DF(硅改性)的调整可以有效的利用不同比例的硅铝成分;⑶F(硅酸铝改性)、CDDF(硅改性后硅酸铝进一步改性)既可以作为调整硅铝比例的手段,同时可以调整F的用量,而且可以影响到AF(碳改性)的产量;各种成分的组合在此不再赘述,除了多种组合外,每种材料都具有一定的成分调整空间。
[0066]如果实际需要处理的油页岩半焦废物量较大,这主要以⑶DF为主,用CF或DF调整剩余的硅铝,同时降低AF中F的含量。如果半焦废物量较小,这主要以CF和DF为主,同时降低AF中A的含量。
[0067]因此本发明与现有技术相比具有突出的特点和实质性的进步。
[0068]说明书
【附图说明】
附图1:实施例1以油页岩半焦处理和改性凹凸棒土工艺流程示意图具体实施例
实施例1
一种以油页岩半焦处理和改性凹凸棒土的方法,由以下步骤组成:
步骤1:NaOH与油页岩半焦按照质量比为2:1-6:1的比例混合研磨均匀后,在氮气保护下700°C煅烧2h,冷却至室温后,在超声和搅拌条件下,加入质量为油页岩半焦的10-30倍去离子水,提取30-300min,整个提取过程用30%的NaOH溶液控制pH值不低于13,过滤,应用pH值为13的NaOH溶液冲洗剩余固体,洗液的质量为油页岩半焦的1-5倍,合并洗液和滤液为硅铝混合碱液,剩余固体进一步用去离子水洗至中性;
步骤2:按照每1克油页岩半焦加入15mL的比例向过滤后的物质中加入2mo 1/L盐酸,在超声和快速搅拌条件下提取10_30min,过滤,并重复以上提取一次,合并酸液,调节酸液中PH值为-0.15—0.08之间,酸液为酸性铁溶液B,用去离子水清洗至中性,获得炭材料A;
步骤3:调整硅铝混合碱液的pH值为3.5-1.5,过滤,得到铝酸液C;固体在105°C条件下蒸发溶液,获得硅溶胶,用去离子水清洗至洗液中检测不到氯离子为止;按照物质的量比S1: Na=2-6的比例,向硅胶中加入质量比为25%Na0H溶液,90 °C水热Ih,调整至硅酸钠质量浓度为2-7%,获得透明水玻璃溶液D;
步骤4:凹凸棒石烘干,粉碎至100-300目;将水玻璃溶液D升温至60°C,按照S12与凹凸棒土的质量比为1: 20-1:4的比例将凹凸棒土加入水玻璃溶液D中,机械搅拌并超声波处理l-8h,控制整个处理过程中pH值介于10.5-12,静置0.5-2h,取上层悬浮液,进行离心分离,用pH值为11的NaOH溶液超声清洗,离心分离,再多次用去离子水超声清洗,至水为中性;冷冻干燥,获得的固体物质为提纯分散后的凹凸棒土 E;
步骤5:分散后的5克凹凸棒土 E加入20-50mL酸性铁溶液B中,30°C搅拌l_2h后,回流2-5h,离心,获得处理后的溶液G,用去离子水清洗固体物至中性,80 0C干燥12h,300 °C焙烧3h,得到分散活化后的凹凸棒土 F;
步骤6:按照重量比为AlCl3:凹凸棒土为1: 2-1:1的比例,将凹凸棒土F加入铝酸液C;调节pH值为4,搅拌条件下,在l_3h内调整pH值由4到6,搅拌Ih,在l-3h内调整pH值由6到9.5,搅拌I h;离心、清洗,40 0C干燥24-48h,研磨至100目,所获得的Al (0H) 3/凹凸棒土吸附剂PI;
步骤7:按照重量比为FeCl3:凹凸棒土为1:2-1:1的比例,将凹凸棒土F加入酸性铁溶液B ;调节pH值为4,搅拌条件下,在I _3h内调整pH值由4到7,搅拌Ih,在I _3h内调整pH值由6到
11,搅拌Ih;离心、清洗,40°C干燥24-48h,研磨至100目,所获得的Fe (OH)3/凹凸棒土吸附剂P2;
步骤8:按照重量比为S12:凹凸棒土1:3-3:1的比例,将凹凸棒土F加入水玻璃溶液D,20 0C超声0.5-3h,升温至80 0C,调整pH值为11后,调整pH值由11到9的过程用时I_2h,熟化I h,调整pH值由9到6的过程用时I _2h,熟化6h,清洗,60 °C干燥12_24h;获得S i O2/凹凸棒土P3;
步骤9:按照每克凹凸棒土 F加入3-30mL去离子水的比例,将凹凸棒土放于去离子水中超声0.5-2h,按凹凸棒土比炭材料A质量比为10:1-1:10比例加入炭材料A,超声Ih,搅拌1-3h,过滤,105°(:干燥3-511,获得活性炭/凹凸棒土复合材料?4。
[0069]实施例2
本实施例与实施例1基本相同,其不同之处在于增加:
步骤1:按照重量比为S i O2:凹凸棒土 1:3-3:1的比例,将凹凸棒土F加入水玻璃溶液D,20 °C超声0.5-3h,升温至80 0C,调整pH值为11后,滴加铝酸液C,并控制整个滴加过程pH值介于9到11之间,按照铝原子和水玻璃溶液D中硅原子物质的量之比为1.5-2.2的比例加入铝酸液C;保温熟化2h,调节体系pH值由9到6,继续保温搅拌24h,得到硅酸铝/凹凸棒土复合材料P5。
[0070]步骤10技术说明:pH值为9时,铝的水解产物和硅酸发生反应生成硅酸铝,铝的水解产物和硅酸都具有一定的粘度,容易包裹在凹凸棒土,实现在凹凸棒土的表面进行原位生长。
[0071]实施例3
本实施例与实施例2基本相同,其不同之处在于增加:
步骤11:按照重量比为S12:凹凸棒土 1:3-3:1的比例,将凹凸棒土F加入水玻璃溶液D,所使用的水玻璃溶液D的体积为Vl,20°C超声0.5-3h,升温至80°C,调整pH值为11后,l_2h调整pH值由11到9,熟化Ih,l_2h调整pH值由9到6,按照铝原子和体积为Vl水玻璃溶液D中硅原子物质的量之比为0.5的比例加入铝酸液C,搅拌lh,调整pH值为9后,同步滴加水玻璃溶液D和铝酸液C,并控制整个滴加过程pH值介于9到1
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