专利名称：一种用于水处理的无机改性矿化垃圾的制备方法
技术领域：
本发明涉及环境污染控制新材料领域，尤其涉及一种用于水处理的无机改性矿化垃圾的制备方法。
背景技术：
目前我国エ业和城市生活废水一般是混合后集中处理，导致污水中同时含有大量的有机污染物、磷酸盐和各种其它污染物，污水处理工艺复杂且效率不高。常规的污水处理エ艺一般利用生物和化学相结合的方法除磷，但除磷效果不够好，难以去除低浓度的磷酸根。研究表明，当湖泊中磷酸根的浓度达到0.03mg/L就可以引 起富营养化。而吸附法是去除低浓度磷酸根的有效方法，其中最为关键的是开发高效吸附剂。污水中难降解有机污染物一般是通过混凝沉淀、化学氧化等エ艺去除。混凝沉淀对溶解性的难降解有机污染物去除效果较差；化学氧化对难降解有机物具有选择性，且处理成本高，不适合处理量大面广的城镇污水。矿化垃圾是指在填埋场中填埋多年(在上海一般至少在8-10年以上，北方地区10年以上)，基本达到稳定化，已可进行开采利用的垃圾。我国现有几十座卫生和准卫生城市生活垃圾填埋场和一般堆场，已填入或堆放垃圾几千万吨。当中的ー些垃圾经8-10年的降解后，基本上达到了稳定化状态，因而被称为矿化垃圾。在上海市，这种矿化垃圾至少有4000万吨(老港垃圾填埋场2000万吨，市区和郊区历年来的堆场、江镇堆场等近2000万吨)。北京、天津、广州等城市所堆存的矿化垃圾估计也有几千万吨。因此这些矿化垃圾的资源非常充足，可以认为是取之不绝用之不尽的。与一般土壌相比，矿化垃圾具有容重较小、孔隙率高、有机质含量高、阳离子交換容量(CEC)大、吸附和交換能力强的特点。特别是阳离子交換容量，矿化垃圾的阳离子交换容量更是高达0. 068mol/100g以上，比普通的砂土高出数十倍(同济大学学报自然科学版，第34卷第10期，1360页)。另外其孔隙率高，比表面积大，是ー种理想的吸附载体，经过改性的矿化垃圾可以成为ー种有效的水处理剂。公开号为102241435A的发明专利公开了ー种利用矿化垃圾材料烧结制备磷聚填料的方法，该方法是将矿化垃圾和加入铝盐混凝剂得到的脱水污泥混合后再高温烧结，得到小颗粒对磷酸根吸附有一定的效果，但烧结后，表面羟基消失，不能和磷酸根发生配位交换，仅靠表面的范德华力作用，处理效果相对较低。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术中矿化垃圾对磷酸根处理效果差的不足，提供一种用于水处理的无机改性矿化垃圾的制备方法。本发明采用的技术方案是依次包括如下步骤I)在50-70 0C水浴搅拌条件下，把碱溶液滴加到铝盐溶液中，控制OH/Al3+=L 5^2. 5 (摩尔比)，将产物在室温下老化1(T15小时，制备得到聚合羟基铝溶液；
2)将经8 15年填埋得到的矿化垃圾，粉碎，过5(T100目筛，加入到上述聚合羟基铝溶液中，每毫升聚合羟基铝溶液加入l 6g矿化垃圾，搅拌30mirTl00min，得到的产物经多次洗涤过滤后，在60-90°C下烘干，研磨，过5(Tl00目筛，得到无机改性的矿化垃圾。因为是滴加的，溶液浓度过大滴加的速度需要更慢不太好控制，因此，步骤I)中所述的碱溶液浓度为0. 4^0. 5mol/L;铝盐溶液浓度为0. 2^0. 4mol/L。所述的铝盐为水溶性铝盐，不然满足不了溶液中对其浓度的要求。步骤I)中所述的碱溶液为常用的碱溶液，强碱或弱碱都可以，如NaOH溶液和NaCO3溶液等；所述的铝盐溶液也无特殊要求，常用的铝盐溶液有AlCl3溶液。本发明的优点是采用废弃的垃圾经长时间填埋后得到 的矿化垃圾，价格便宜，丰富易得。羟基铝表面富含羟基，对磷酸根有很好的吸附作用，因为磷酸根的吸附机理是通过和羟基发生配位交換，将磷酸根固定在吸附剂表面，有足够多的羟基就会大大提高吸附剂对磷酸根的吸附量，同样道理对砷酸根等污染物也有较好的吸附效果。
具体实施例方式以下进ー步提供本发明的3个实施例实施例I在50°C水浴搅拌条件下，把0. 5mol/L的NaOH溶液滴加0. 4mol/L的AlCl3溶液中，控制0H_/Al3+=2. 5 (摩尔比)，将产物在室温下老化15小吋，制备得到聚合羟基铝溶液；将经15年填埋得到的矿化垃圾，粉碎，过50目筛，加入到上述聚合羟基铝溶液中，每毫升聚合羟基铝溶液加入6g矿化垃圾，搅拌lOOmin，得到的产物经多次洗涤过滤后，在90°C下烘干，研磨，过100目筛，得到无机改性的矿化垃圾。将制得的改性矿化垃圾用于处理含有磷酸根废水处理，去除率为84. 2%，吸附量达到8. 2mg/g(以磷计)。而未经改性的矿化垃圾对相同浓度的磷酸根的吸附去除率仅为5. 1%。实施例2在70°C水浴搅拌条件下，把0. 4mol/L的Na2CO3溶液滴加0. 2mol/L的AlCl3溶液中，控制0H_/A13+=1. 5(摩尔比)，将产物在室温下老化10小时，制备得到聚合羟基铝溶液；将经8年填埋得到的矿化垃圾，粉碎，过100目筛，加入到上述聚合羟基铝溶液中，每毫升聚合羟基铝溶液加入Ig矿化垃圾，搅拌30min，得到的产物经多次洗涤过滤后，在60°C下烘干，研磨，过100目筛，得到无机改性的矿化垃圾。将制得的改性矿化垃圾用于处理同时含有磷酸根和砷酸根的废水处理，对两种污染物的去除率分别为81. 4%和79. 3%，吸附量分别达到7. 2mg/g (以磷计)和11. 7mg/g (以砷计)。而未经改性的矿化垃圾对相同浓度的磷酸根和砷酸根的吸附去除率仅分别为4. 2%和 5. 3%o实施例3在50°C水浴搅拌条件下，把0. 5mol/L的NaOH溶液滴加0. 2mol/L的AlCl3溶液中，控制0H_/Al3+=2. 4 (摩尔比)，将产物在室温下老化15小时，制备得到聚合羟基铝溶液；将经10年填埋得到的矿化垃圾，粉碎，过100目筛，加入到上述聚合羟基铝溶液中，每毫升聚合羟基铝溶液加入5g矿化垃圾，搅拌90min，得到的产物经多次洗涤过滤后，在90°C下烘干，研磨，过50目筛，得到无机改性的矿化垃圾。
将制得的改性矿化垃圾用于处理含有神酸根的废水处理，对砷酸根的去除率为85.8%，吸附量达到15.3mg/g (以砷计)。而未经改性的矿化垃圾对相同浓度的砷酸根的吸附去除率仅为3. 6%。
权利要求
1.一种用于水处理的无机改性矿化垃圾的制备方法，其特征在于步骤如下 1)在50-70°C水浴搅拌条件下，把碱溶液滴加到铝盐溶液中，控制0H_与Al3+的摩尔比为I. 5^2. 5，将产物在室温下老化1(T15小时，制备得到聚合羟基铝溶液； 2)将经8 15年填埋得到的矿化垃圾，粉碎，过5(T100目筛，加入到上述聚合羟基铝溶液中，每毫升聚合羟基铝溶液加入l 6g矿化垃圾，搅拌30mirTl00min，得到的产物经多次洗涤过滤后，在60-90°C下烘干 ，研磨，过5(Tl00目筛，得到无机改性的矿化垃圾。
2.根据权利要求I所述的用于水处理的无机改性矿化垃圾的制备方法，其特征在于步骤I)中所述的碱溶液浓度为0. 4^0. 5mol/L;铝盐溶液浓度为0. 2^0. 4mol/L。
全文摘要
本发明提供一种用于水处理的无机改性矿化垃圾的制备方法，如下步骤本发明采用的技术方案是依次包括如下步骤1)在水浴搅拌条件下，把碱溶液滴加到铝盐溶液中，控制OH-/Al3+=1.5~2.5，将产物在室温下老化10~15小时，制备得到聚合羟基铝溶液；2)将经8~15年填埋得到的矿化垃圾，粉碎，过50~100目筛，加入到上述聚合羟基铝溶液中，每毫升聚合羟基铝溶液加入1~6g矿化垃圾，搅拌30min~100min，得到的产物经多次洗涤过滤后，在60-90℃下烘干，研磨，过50~100目筛，得到无机改性的矿化垃圾。本发明的无机改性矿化垃圾有足够多的羟基就会大大提高吸附剂对磷酸根的吸附量。
文档编号B01J20/30GK102764636SQ20121028756
公开日2012年11月7日 申请日期2012年8月13日 优先权日2012年8月13日
发明者姚超, 李定龙, 邹静, 马建锋 申请人:常州大学