专利名称：一种粒状赤泥吸附剂及其制备方法
一种粒状赤泥吸附剂及其制备方法所属领域
本发明公开一种粒状赤泥吸附剂及其制备方法，具体涉及一种以氧化铝生产过程中所产生的赤泥为主要原料添加粘结剂制成有一定强度的粒状吸附剂的方法，属于环境保护和水处理技术领域。
背景技术：
近年来，我国在环境保护方面的压力不断加大，国家也加强了对于环境保护的重视程度。为有效控制污染改善环境质量，从2011年开始，一大批国家环境保护法规、标准将要施行。而水污染治理则是环境污染治理的重中之重。目前，水处理的常用方法是物理处理法和化学处理法,主要有重力分离法、离心分离法、蒸发结晶法、中和法、化学混凝和沉降法、吸附法和电渗析法等。其中，在吸附法中，活性炭的应用比较普遍，活性炭具有很强的吸附性能，可以有效地吸附废水中的有机污染质和金属离子。但是活性炭的制造成本较高，大量用于水处理费用较高。本发明以氧化铝生产中的废渣赤泥和水泥为原料混合、制粒、凝结成可替代活性炭的廉价粒状吸附剂。该吸附剂具有以下优点1、利用堆积的赤泥以废治废；2、成本低廉，制造工艺简单，可大量制造使用；3、对有机污染物和重金属离子具有较好的吸附能力；4、吸附速度较快；5、易于脱附活化及循环使用；6、脱附下来的重金属等可以回收利用。目前，国内外关于氧化铝生产废渣赤泥在水处理和环境保护方面的研究越来越多。Ali Tor , Yunus Cengeloglu等的研究表明在pH为I 9的范围内，经中和处理的赤泥对苯酚的吸附性能良好。E. LOA PEZ, B. SOTO等开展了赤泥制粒的研究，采用CaSO4 和赤泥混合制粒，并测得其对Cu2+，Zn2+，Ni2+和Cd2+的吸附容量分别为19. 72，12.59， 10. 95和10. 57 mg/go Laura Santona, Paola Castaldi等对赤泥进行酸处理活化，使得其对重金属的吸附容量扩大了 30%。中国专利200610112907. 2就是以氧化铝废渣赤泥、粉煤灰作为主要原料，添加粘结剂、激发剂和成孔剂通过焙烧制成粒状赤泥吸附剂。但其需要在几个温度梯度下加热，在高温下焙烧而成，使其制造能耗较高，成本较高，操作复杂。
发明内容
针对现有活性炭、赤泥基等多种吸附剂使用成本高，处理量低，难以满足大量有机、无机低浓度废水处理的现状，本发明采用氧化铝生产过程中产生的废渣赤泥作为原材料，提出了一种粒状赤泥吸附剂及其制备方法，本方法制备的吸附剂成本低廉、制造工艺简单、可操作性强。本发明的主要技术方案制备的粒状赤泥吸附剂的主要成分及百分比赤泥干基 60 70wt%，水泥干基2 10wt%jjC 20 30wt%，赤泥干基的主要组份是Si02、Ca0、Fe203、 Al2O3和Na2O的任意比例混合物。赤泥的pH为13 15。将具有一定含水量的赤泥与干水泥混合均匀后，采用制粒机混合制粒，然后在潮湿的环境下养护，最终得到粒状赤泥吸附剂。
本发明粒状赤泥吸附剂的制造方法，其具体步骤包括如下
(1)制粒取氧化铝厂经过滤后的赤泥与水泥干基按照质量比60 70:1 5混合均匀并制粒，制粒过程中喷洒雾化水保持颗粒表面湿润；(小试的情况是用手把大颗粒捏碎， 边混合边喷水，大规模情况下设想使用造粒机，造粒机可以根据物料的含水量加入适当的水蒸汽制出粒度较为均匀的颗粒。)
(2)养护将步骤(I)中制好的赤泥颗粒用湿布覆盖，使其在潮湿的环境下保养，根据天气干燥情况喷洒水雾保持湿润状态3 10天后，凝结成粒状赤泥吸附剂。所述赤泥干基的主要组份是Si02、CaO> Fe203、Al2O3和Na2O的任意比例混合物。所述步骤(I)中制粒时添加的赤泥含水量为30 40wt%。所述赤泥的pH为13 15。所述水泥为普通市售。所述赤泥吸附剂的制粒和养护过程都需要保持其含水率在20 30wt%。本发明使用赤泥为主要原料，少量水泥为粘结剂，在提高吸附剂在水溶液中的强度的同时，又保证了赤泥吸附效果，使得制造的吸附剂既有较好的强度，又拥有较好的吸附性能。可用于水处理的粒状赤泥吸附剂的使用方法为将制成的粒状赤泥吸附剂装入柱状容器中，使污水以一定得速度通过柱体，保证一定的接触时间，使得其中有机污染物、重金属等被吸附除去。可用于水处理的粒状赤泥吸附剂的活化方法为采用O. 02M的EDTA (乙二胺四乙酸)溶液通过装入粒状赤泥吸附剂的柱状容器，使得吸附的重金属等被脱附下来回收利用， 粒状赤泥吸附剂得到活化，吸附柱可以循环使用。也可以采用pH为2 3的硝酸溶液洗涤吸附亚甲基蓝的粒状赤泥吸附剂，使得被吸附的亚甲基蓝洗涤下来，吸附柱循环使用。本发明使用EDTA溶液将粒状赤泥吸附剂吸附的有价重金属离子脱附下来，达到回收利用的作用，同时吸附剂得到了活化和再生。本发明的优点和积极效果
(I)本发明所制造的粒状赤泥吸附剂具有大规模工业化应用的技术潜力，可广泛应用于冶金工业或有机化工废水处理，在部分领域可替代活性炭吸附剂，具有很广阔的应用前
旦
-5^ O(2)本发明所生产的粒状赤泥吸附剂粒状赤泥吸附剂的粒度范围在O. 05 5mm， 平均孔径22. 13nm,比表面积17. 42 23. 95m2/g，总孔容O. 1325ml/g，粒径可根据需要制成各种尺寸。对污水中的有机污染物、重金属均有着良好的吸附性能。实测对于镉离子的最大吸附量可达9. 129mg/g0(3)本发明制作粒状赤泥吸附剂所使用的主要原料为氧化铝生产过程所产生的废渣赤泥，属于变废为宝，成本低廉，对于重金属离子和有机污染物的吸附性能良好，并且脱附再生能力强，具有很强的实际应用价值。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明做进一步的描述，但本发明不限于以下所述范围。实施例I :
本实施例粒状赤泥吸附剂具体制备步骤包括如下(1)制粒取含水量30wt%的pH为13的赤泥，直接与水泥干基混合均匀并制粒，制粒过程中喷洒雾化水保持颗粒表面湿润；(赤泥干基与水泥干基的质量比为30:1。赤泥干基的主要组份是Si02、CaO、Fe2O3> Al2O3和Na2O的任意比例混合物。)
(2)养护将步骤(I)中制好的赤泥颗粒用湿布覆盖，喷洒水雾保持湿润状态3天后，凝结成粒状赤泥吸附剂。所述赤泥吸附剂的制粒和养护过程都需要保持其含水率在20wt%。本实施例制得的粒状赤泥吸附剂的主要成分为赤泥干基60wt%，水泥干基 2wt%，水20wt%。赤泥干基的主要组份是Si02、CaO、Fe203、Al2O3和Na2O的任意比例混合物。 赤泥的PH为13。制得吸附剂的比表面积为17.42 1112/^，孔隙容积为0.0799 ml/g。实验结果的检测
(I)取IOg上述颗粒装入250mL锥形瓶中，再加入IOOmL含Cd2+ lg/L的废水溶液，在常温下、摇床上吸附24h，Cd2+下降到O. 027g/L。(2)取O. 02M的EDTA溶液IOOml装入分液漏斗，将流速调至2ml/min左右，使其从上部滴入已吸附镉离子的2%水泥量吸附柱，直至滴完洗涤液中镉离子的浓度为1539. 29 mg/1，脱附量为3. 079mg/g，脱附率为59. 61%。实施例2
本实施例粒状赤泥吸附剂具体制备步骤包括如下
(1)制粒取含水量35wt%的pH为14的赤泥，直接与水泥干基混合均匀并制粒，制粒过程中喷洒雾化水保持颗粒表面湿润；(赤泥干基与水泥干基的质量比为35:4)。赤泥干基的主要组份是Si02、CaO、Fe2O3> Al2O3和Na2O的任意比例混合物。)
(2)养护将步骤(I)中制好的赤泥颗粒用湿布覆盖，喷洒水雾保持湿润状态8天后，凝结成粒状赤泥吸附剂。所述赤泥吸附剂的制粒和养护过程都需要保持其含水率在20 30wt%。本实施例制得的粒状赤泥吸附剂的主要成分为赤泥干基70wt%，水泥干基 8wt%，水21wt%。赤泥干基的主要组份是Si02、CaO、Fe203、Al2O3和Na2O的任意比例混合物。 赤泥的pH为14。制得吸附剂的比表面积为23. 5m2/g,孔隙容积为O. 0816 ml/g。实验结果的检测
(I)取IOg上述颗粒装入250mL锥形瓶中，再加入IOOmL含Cd2+ lg/L的废水溶液，在常温下、摇床上吸附12h，Cd2+下降至IJ O. 189g/L。(2)取3g/l的氯化镉溶液IOOml装入分液漏斗，将流速调至2ml/min左右，使其从上部滴入装了 50g粒状赤泥吸附剂的吸附柱，直至滴完滤液中镉离子的浓度为449. 8 mg/ I，吸附量为5. 1004mg/g,吸附率为85. 01%。(3)取O. IM的EDTA溶液IOOml装入分液漏斗，将流速调至2ml/min左右，使其从上部滴入已吸附镉离子的8%水泥量吸附柱，直至滴完洗涤液中镉离子的浓度为1789. 22 mg/ 1，脱附量为3. 578mg/g，脱附率为70. 16%。实施例3
本实施例粒状赤泥吸附剂具体制备步骤包括如下
(I)制粒取含水量40wt%的pH为15的赤泥，直接与水泥干基混合均匀并制粒，制粒过程中喷洒雾化水保持颗粒表面湿润；(赤泥干基与水泥干基的质量比为32. 5 :5。赤泥干基的主要组份是Si02、CaO、Fe2O3> Al2O3和Na2O的任意比例混合物。)
(2)养护将步骤(I)中制好的赤泥颗粒用湿布覆盖，喷洒水雾保持湿润状态10天后， 凝结成粒状赤泥吸附剂。所述赤泥吸附剂的制粒和养护过程都需要保持其含水率在23wt%。本实施例制得的粒状赤泥吸附剂的主要成分为赤泥干基65wt%，水泥干基 10wt%,水23wt%。赤泥干基的主要组份是Si02、Ca0、Fe203、Al203和Na2O的任意比例混合物。 赤泥的PH为15。制得吸附剂的比表面积为17.42 1112/^，孔隙容积为0.0799 ml/g。取3g/l的氯化镉溶液IOOml装入分液漏斗，将流速调至2ml/min左右，使其从上部滴入装了 50g粒状赤泥吸附剂的吸附柱，直至滴完滤液中镉离子的浓度为417. 3 mg/1, 吸附量为5. 1654mg/g，吸附率为86. 09%。实施例4
本实施例粒状赤泥吸附剂具体制备步骤包括如下
(1)制粒取含水量40wt%的pH为14的赤泥，直接与水泥干基混合均匀并制粒，制粒过程中喷洒雾化水保持颗粒表面湿润；(赤泥干基与水泥干基的质量比为32. 5: I。赤泥干基的主要组份是Si02、CaO、Fe2O3> Al2O3和Na2O的任意比例混合物。)
(2)养护将步骤(I)中制好的赤泥颗粒用湿布覆盖，喷洒水雾保持湿润状态5天后，凝结成粒状赤泥吸附剂。所述赤泥吸附剂的制粒和养护过程都需要保持其含水率在30wt%。本实施例制得的粒状赤泥吸附剂的主要成分为赤泥干基65wt%，水泥干基 2wt%，水30wt%。赤泥干基的主要组份是Si02、CaO、Fe203、Al2O3和Na2O的任意比例混合物。 赤泥的PH为14。制得吸附剂的比表面积为17.42 1112/^，孔隙容积为0.0799 ml/g。取O. 02M的EDTA溶液IOOml装入分液漏斗，将流速调至2ml/min左右，使其从上部滴入已吸附镉离子的2%水泥量吸附柱，直至滴完洗涤液中镉离子的浓度为1539. 29 mg/ I，脱附量为3. 079mg/g，脱附率为59. 61%。
权利要求
1.一种粒状赤泥吸附剂，其特征在于主要成分及百分比赤泥干基60 70wt%，水泥干基 2 10wt%,水 20 30wt%。
2.根据权利要求I所述的粒状赤泥吸附剂，其特征在于所述赤泥干基的主要组份是 SiO2, CaO, Fe203、Al2O3和Na2O的任意比例混合物。
3.根据权利要求I或2所述的粒状赤泥吸附剂，其特征在于所述赤泥的pH为13 15。
4.一种粒状赤泥吸附剂的制备方法，其特征在于具体步骤包括如下(1)制粒将赤泥与水泥干基按照质量比60 70:1 5混合均勻并制粒,制粒过程中喷洒雾化水保持颗粒表面湿润，保持其含水率在20 30wt% ；(2)养护将步骤(I)中制好的赤泥颗粒用湿布覆盖，喷洒水雾保持其含水率在20 30wt%的湿润状态3 10天后，凝结成粒状赤泥吸附剂。
5.根据权利要求4所述的粒状赤泥吸附剂的制备方法，其特征在于所述步骤(I)中制粒时添加的赤泥含水量为30 40wt%。
6.根据权利要求4所述的粒状赤泥吸附剂的制备方法，其特征在于所述赤泥干基的主要组份是Si02、CaO、Fe203、Al2O3和Na2O的任意比例混合物。
7.根据权利要求4或5所述的粒状赤泥吸附剂的制备方法，其特征在于所述赤泥的 pH 为 13 15。全文摘要
本发明公开一种粒状赤泥吸附剂及其制备方法，尤其是可用于大量低浓度有机和重金属废水处理的粒状赤泥吸附剂及其制造方法，属于环境保护和水处理技术领域。制得的粒状赤泥吸附剂的主要成分及百分比赤泥干基60～70wt%，水泥干基2～10wt%，水20～30wt%，粒状赤泥吸附剂的粒度范围在0.05～5mm，平均孔径22.13nm，比表面积17.42～23.95m2/g，总孔容0.1325ml/g。方法是将具有一定含水量的赤泥与干水泥混合均匀后，采用制粒机混合制粒，然后在潮湿的环境下养护，最终得到粒状赤泥吸附剂。所生产的粒状赤泥吸附剂成本低，吸附效果好，具有较好的脱附能力，可应用于有机或重金属废水处理过程中的廉价实用的吸附剂。
文档编号B01J20/02GK102600791SQ20121009557
公开日2012年7月25日 申请日期2012年4月1日 优先权日2012年4月1日
发明者卢帅丹, 巨少华, 张利波, 彭金辉, 王亚健, 郭胜惠 申请人:昆明理工大学