一种改性煤渣吸附剂及制备方法及应用与流程

本发明涉及吸附剂领域，特别涉及一种改性煤渣吸附剂及制备方法。

背景技术：

重金属是常见的环境污染物，重金属在水体中积累到一定浓度会对水生动植物产生严重危害，并可能通过食物链直接或间接影响人类的健康。因而对重金属离子废水进行处理一直是污水处理研究的热点。

褐煤是一种劣质煤，含水量高，其燃烧产生的能量小，并不是适用于常规煤气化或燃烧发电。因此，可以采用超临界气化过程进行制气，不需干燥直接气化，产生可用气体。但是反应结束后，产生大量的高硅铝酸盐(38-51％)含量、高碳(20-30％)含量的固体褐煤渣，对环境造成很大的负担。

黄铁矿烧渣是来自于硫酸厂用黄铁矿制取硫酸后的烧渣，也是一种废弃物。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种生产成本低，吸附效率高的用于吸附废水中重金属离子的改性煤渣吸附剂。

本发明的第二个目的是提供一种利用废渣的改性煤渣吸附剂的制备方法。

本发明的第三个目的是提供一种改性煤渣吸附剂的应用。

本发明的技术方案概述如下：

一种改性煤渣吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

1)褐煤渣水洗，干燥，与相当于干燥后的褐煤渣质量0.1-2倍的黄铁矿烧渣，混合，粉碎；

2)按100g：200-400mL的比例，将步骤1)获得的混合物浸于pH＝1-2的无机酸水溶液中，酸化改性处理15-20h；在酸化改性处理过程中进行间断性的搅拌；过滤，滤液回收，固体用水洗涤，干燥，焙烧，得到改性煤渣吸附剂。

无机酸优选盐酸、硫酸、亚硫酸、氢溴酸和硝酸中的至少一种。

焙烧的温度优选为400-500℃，焙烧的时间为30-60min。

上述方法制备的改性煤渣吸附剂。

上述改性煤渣吸附剂在处理含重金属离子废水中的应用。

本发明的优点：

本发明利用褐煤渣和黄铁矿烧渣制备改性煤渣吸附剂，其粒度分布均匀、分散性好；对废液中的重金属离子的吸附性强，吸附效率高，具有操作简便、成本低廉、效果较好等优势，可用于多种工业废水的重金属处理；褐煤渣为电厂燃烧煤炭的工业废弃物，黄铁矿烧渣是用黄铁矿是工业制硫酸的残渣废弃物。两种原料来源广泛，便宜易得，用于制造改性煤渣吸附剂，具有明显的价格优势。且本发明采用褐煤渣和黄铁矿烧渣属于固体废弃物的回收利用，极大的减轻了环境负担。

附图说明

图1为改性煤渣吸附剂对水溶液含重金属Pb²⁺的去除效果。

图2为改性煤渣吸附剂对水溶液含重金属Cd²⁺的去除效果。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明。本发明的实施例是为了更好地使本领域的技术人员更好地理解本发明，但并不对本发明作任何限制。

实施例1

一种改性煤渣吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

1)褐煤渣水洗，干燥，与相当于干燥后的褐煤渣质量0.1倍的黄铁矿烧渣，混合，粉碎；取60-100目之间的颗粒；

2)按100g：400mL的比例，将步骤1)获得的混合物浸于pH＝1的盐酸水溶液中，酸化改性处理16h；在酸化改性处理过程中每30min搅拌1次；过滤，滤液回收，固体用水洗涤，干燥，放入马弗炉内，在450℃下焙烧50min，得到改性煤渣吸附剂(样品1)。

实施例2

一种改性煤渣吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

1)褐煤渣水洗，干燥，与相当于干燥后的褐煤渣质量0.1倍的黄铁矿烧渣，混合，粉碎；取60-100目之间的颗粒；

2)按100g：400mL的比例，将步骤1)获得的混合物浸于pH＝1的硫酸水溶液中，酸化改性处理16h；在酸化改性处理过程中每30min搅拌1次；过滤，滤液回收，固体用水洗涤，干燥，放入马弗炉内，在450℃下焙烧50min，得到改性煤渣吸附剂(样品2)

实施例3

一种改性煤渣吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

1)褐煤渣水洗，干燥，与相当于干燥后的褐煤渣质量0.15倍的黄铁矿烧渣，混合，粉碎，取50-70目之间的颗粒；

2)按100g：300mL的比例，将步骤1)获得的混合物浸于pH＝1.5的硝酸水溶液中，酸化改性处理20h；每20min搅拌1次；过滤，滤液回收，固体用水洗涤，干燥，放入马弗炉内，在500℃下焙烧30min，得到改性煤渣吸附剂。(样品3)

实施例4

一种改性煤渣吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

1)褐煤渣水洗，干燥，与相当于干燥后的褐煤渣质量0.1倍的黄铁矿烧渣，混合，粉碎；获取80-100目之间的颗粒；

2)按100g：300mL的比例，将步骤1)获得的混合物浸于pH＝2的等体积的盐酸水溶液和硫酸水溶液组成的混合酸水溶液中，酸化改性处理15h；每50min搅拌1次；过滤，滤液回收，固体用水洗涤，干燥，放入马弗炉内，在400℃下焙烧60min，得到改性煤渣吸附剂。(样品4)

实施例5

一种改性煤渣吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

1)褐煤渣水洗，干燥，与相当于干燥后的褐煤渣质量1倍的黄铁矿烧渣，混合，粉碎；取160-200目之间的颗粒；

2)按100g：200mL的比例，将步骤1)获得的混合物浸于pH＝2的亚硫酸酸水溶液中，酸化改性处理20h；每40min搅拌1次；过滤，滤液回收，固体用水洗涤，干燥，在480℃下焙烧40min，得到改性煤渣吸附剂。(样品5)

实施例6

一种改性煤渣吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

1)褐煤渣水洗，干燥，与相当于干燥后的褐煤渣质量2倍的黄铁矿烧渣，混合，粉碎；取150-180目之间的颗粒；

2)按100g：200mL的比例，将步骤1)获得的混合物浸于pH＝2的氢溴酸酸水溶液中，酸化改性处理20h；每30min搅拌1次；过滤，滤液回收，固体用水洗涤，干燥，在460℃下焙烧45min，得到改性煤渣吸附剂。(样品6)

实施例7

采用原子吸收仪评价改性煤渣吸附剂对重金属离子的吸附能力

采用公式：去除率/％＝100％×(C₀-C)/C₀，对改性煤渣吸附剂的性能进行评价。

其中C₀代表重金属在水溶液中的初始浓度，C代表吸附结束后水溶液中重金属浓度。

选用含初始浓度为4mg/L Pb²⁺，2mg//L Cd²⁺的水溶液进行实验；把不同加入量的改性煤渣吸附剂添加到重金属离子溶液中，于25℃下振荡2h。结果见图1和图2。结果显示，不同加入量的改性煤渣吸附剂的吸附效率明显优于未经处理的褐煤渣的吸附效率。

实施例8

采用原子吸收仪评价改性煤渣吸附剂对重金属离子的吸附能力；

采用公式同实施例7。

选用含初始浓度为4mg/L Pb²⁺，2mg//L Cd²⁺，4mg/L Zn²⁺、4mg/L Cu²⁺的水溶液进行实验；

表1为样品3、4、5、6及未处理的煤渣在加入量为10g/L吸附剂，吸附时间2h时，对重金属的去除效果。样品3、4、5、6对四种金属的去除率均高于未处理的褐煤渣。

表1重金属去除效果，％

用实施例1制备的改性煤渣吸附剂对含有重金属的造纸废水进行试验。其中含有0.21mg/L Cd²⁺，2.24ml/L Pb²⁺。，改性煤渣吸附剂投加量为20g/L，吸附时间3h，对Cd²⁺，和Pb²⁺分别有60.2％，72.6％的去除率，其水质达到国家废水排放标准GB8979-2002中要求Cd²⁺低于0.1ml/L，Pb²⁺低于1.0ml/L的排放标准。实现了褐煤渣和造纸废水的资源化。

用实施例2制备的改性煤渣吸附剂处理含Cr的工业电镀废水。在吸附剂加入量为15g/L，吸附时间4h时，含Cr电镀废水经吸附含量由初始浓度43.2ml/L降至7.8ml/L,去除率81.9％。

实验证明，实施例3、4、5、6制备的改性煤渣吸附剂对含有重金属造纸废水进行试验与实验例1的效果相似。

实施例3、4、5、6制备的改性煤渣吸附剂对含Cr的工业电镀废水进行试验与实验例2的效果相似。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。