一种利用气流床煤气化细灰制备重金属吸附稳定剂的方法

1.本发明涉及一种利用气流床煤气化细灰制备重金属吸附稳定剂的方法。使用该方法制备的吸附剂处理含重金属废水，可有效去除酸性废水中铅、镉等重金属离子。煤气化细灰属于典型固体废弃物，本发明属于固废资源化利用技术领域。


背景技术：

2.随着工业快速发展，重金属污染事件频发。其中铅、镉等属于高危重金属，难以自然降解，并会通过食物链不断富集，对自然环境和人体健康构成极大威胁。水体中重金属的去除净化已成为工矿业废水治理的重点和难点之一。
3.目前，重金属污水治理的常规方法有离子交换法、化学沉淀法、膜分离法、电化学处理法、吸附法。与其他去除水体中重金属离子的方法相比，吸附法经济环保、去除效率高、操作和设计简便灵活，是目前公认的最为经济有效的重金属废水处理方法。
4.近年来，以煤气化为基础的煤炭高效清洁利用技术在我国发展迅猛，在煤气化过程中，伴随煤气产品还有大量气化灰渣的生成。气化灰渣可以分为粗渣和细灰，且细灰的来源分为两部分：一部分为粗煤气夹带的低密度颗粒，经除雾器收集获得；另一部分为煤气化后形成的细灰，由冷却水携带经过黑水处理系统，再通过压滤机脱除处理形成滤饼。气化细灰的产量巨大，目前多通过填埋或堆存的方式进行处理，占用大量土地，且细灰颗粒细小、密度较低，在堆存和运输的过程中容易受到风力作用发生粉尘飞扬，造成严重的大气污染。作为煤基固废的重要组成部分，煤气化细灰的资源化、高值化利用受到了高度重视。研究表明在气化过程中产生的气化细灰表面具有多孔结构，呈现出比表面积大的特点，且细灰中未燃碳含量高，具有制备吸附剂的潜质。
5.锰氧化物具有比表面积大，表面吸附位点多，吸附能力强等优点，常用来去除水中的重金属离子。但由于其颗粒较细，在水中极易分散，分离难度大，限制了锰氧化物在重金属废水处理中的应用。
6.本发明基于气化细灰表面多孔、比表面积大，结构稳定，易于分离回收的结构特点，使用高锰酸钾作为改性剂，通过与浓盐酸进行氧化还原反应，在气化细灰表面及孔道中负载一层锰氧化物，大大提高了气化细灰的比表面积，有利于吸附质在气化细灰表面的吸附。另一方面，可以改善气化细灰表面官能团的数量，形成新的羟基基团，为重金属离子吸附提供更多的活性位点。锰氧化物的负载，气化细灰比表面积的增大及表面活性位点上含氧官能团数量的增多，共同提高了气化细灰对于重金属离子的吸附性能。
7.采用高锰酸钾、浓盐酸联合对气化细灰进行改性，制备对重金属离子有高效吸附性能的吸附稳定剂，既为重金属污水治理提供解决方法，同时为固体废弃物的资源化利用提供新思路。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种气流床煤气化细灰吸附稳定剂，以气流床煤气化细灰
为主要原料，加入一定比例的高锰酸钾改性剂，通过改性加工，生成一种高效重金属吸附稳定剂。
9.本发明采用的技术方案如下：
10.一种利用气流床煤气化细灰制备重金属吸附稳定剂的方法，通过如下方法获得：
11.取煤气化细灰10g，用去离子水反复冲洗，去除表面杂质，置于干燥箱中105℃干燥4h。
12.向干燥后的气化细灰中按照固液比为1:3～1:10加入30～100ml浓度为0.4mol/l的高锰酸钾溶液，150℃加热，加热过程中不断搅拌直至沸腾。
13.持续搅拌，向沸腾的混合溶液中缓慢滴加0.3～1.0ml浓盐酸(v
kmno4
/v
hcl
＝10:1)，继续反应0.5h，冷却至室温。
14.将得到的上述样品离心分离，固相产物用去离子水反复洗涤至中性，置于干燥箱中105℃干燥24h，得到煤气化细灰重金属吸附剂。
15.本发明提出了一种煤气化细灰的利用方法，开拓了煤基固废的资源化利用途径。通过上述方法制得的吸附剂是以工业废弃物为主体原料，通过改性处理，得到重金属吸附稳定剂。此种方法获得的吸附稳定剂，在重金属铅、镉离子的吸附实验中表现出优异的性能。
附图说明
16.图1为本发明中重金属吸附稳定剂的制备流程示意图
具体实施方式
17.以下通过具体实施例、对比例对本发明技术方案做进一步说明，但这些实施例并不用于限制本发明的保护范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均可通过正规渠道商购买得到。
18.以下实施例均采用干粉加压气化工艺产生的气化细灰。
19.实施例1～5的吸附稳定剂均按如下方法制备：
20.取煤气化细灰10g，用去离子水反复冲洗，去除表面杂质，置于干燥箱中105℃干燥4h。向干燥后的气化细灰中按不同的固液比加入浓度为0.4mol/l的高锰酸钾溶液，150℃加热，加热过程中不断搅拌直至沸腾。向沸腾的混合溶液中缓慢滴加浓盐酸(v
kmno4
/v
hcl
＝10:1)，继续反应0.5h，冷却至室温。将得到的上述样品离心分离，固相产物用去离子水反复洗涤至中性，置于干燥箱中105℃干燥24h，得到重金属离子吸附稳定剂。
21.实施例1：
22.吸附剂固液比为1：3，浓盐酸滴加量为0.3ml。
23.吸附性能的测定：取本专利制备吸附剂,按照2g/l的投加量处理pb
2+
初始浓度为100mg/l，溶液ph＝5的模拟污水，吸附实验在恒温水浴振荡器中进行，30℃恒温振荡吸附，转速为150rpm，吸附24h。吸附容量为44.93mg/g，去除率为90.00％。
24.实施例2：
25.吸附剂固液比为1：3，浓盐酸滴加量为0.3ml。
26.吸附性能的测定：取本专利制备吸附剂,按照2g/l的投加量处理pb
2+
初始浓度为100mg/l，溶液ph＝4的模拟污水，吸附实验在恒温水浴振荡器中进行，30℃恒温振荡吸附，转速为150rpm，吸附24h。吸附容量为49.36mg/g，去除率为99.11％。
27.实施例3：
28.吸附剂固液比为1：3，浓盐酸滴加量为0.3ml。
29.吸附性能的测定：取本专利制备吸附剂,按照2g/l的投加量处理pb
2+
初始浓度为100mg/l，溶液ph＝3的模拟污水，吸附实验在恒温水浴振荡器中进行，30℃恒温振荡吸附，转速为150rpm，吸附24h。吸附容量为49.44mg/g，去除率为99.49％。
30.实施例4：
31.吸附剂固液比为1：10，浓盐酸滴加量为1.0ml。
32.吸附性能的测定：取本专利制备吸附剂,按照2g/l的投加量处理pb
2+
初始浓度为100mg/l，溶液ph＝5的模拟污水，吸附实验在恒温水浴振荡器中进行，30℃恒温振荡吸附，转速为150rpm，吸附24h。吸附容量为45.97mg/g，去除率为92.00％。
33.实施例5：
34.吸附剂固液比为1：10，浓盐酸滴加量为1.0ml。
35.吸附性能的测定：取本专利制备吸附剂,按照2g/l的投加量处理cd
2+
初始浓度为100mg/l，溶液ph＝6的模拟废水，吸附实验在恒温水浴振荡器中进行，30℃恒温振荡吸附，转速为150rpm，吸附24h。吸附容量为51.98mg/g，去除率为99.70％。
36.对比例1：
37.吸附剂为硅藻土；在与实施例1、4的操作和实验条件相同的条件下，吸附性能：吸附容量为3.96mg/g，去除率为39.60％。
38.对比例2：
39.吸附剂为硅藻土；在与实施例5的操作和实验条件相同的条件下，吸附性能：吸附容量为1.583mg/g，去除率为15.83％。
40.对比例3：
41.吸附剂为沸石；在与实施例1、4的操作和实验条件相同的条件下，吸附性能：吸附容量为22.81mg/g，去除率为45.62％。
42.对比例4：
43.吸附剂为沸石；在与实施例5的操作和实验条件相同的条件下，吸附性能：吸附容量为19.67mg/g，去除率为39.34％。
44.如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。