一种油页岩半焦处理和改性凹凸棒土的方法_4

文档序号:9833457阅读:来源:国知局
1之间,滴加水玻璃溶液D的体积V2为Vl的
0.5-1.5倍,按照铝原子和体积为V2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/S12/凹凸棒土复合材料P6。
[0072]步骤11的技术说明:在生成S12/凹凸棒土后先加入少量的铝酸液C,其作用是铝酸液C为酸性,进一步降低体系的pH值,使得溶液中剩余的硅元素反应更加完全,另外此时S12/凹凸棒土没有经过干燥处理,硅还具有一定的活性,铝在体系的pH值调整过程中,会与这部分娃反应,剩余的招进一步与后期加入的娃反应,Si02/凹凸棒土制备完成后先加入少量的铝酸液C起到了重要的链接作用,使得凹凸棒土 / 二氧化硅与硅酸铝之间的结合更加紧密。
[0073]将油页岩半焦制备的硅酸钠溶液和铝酸液C作为凹凸棒土的改性剂。我国油页岩半焦中,硅、铝占无机元素质量的90%,通过以上操作制备了多种产品,可以有效的利用硅、铝成分,通过对于产品和成分的调整达到不剩余硅、铝的目的。
[0074]实施例4
本实施例与实施例3基本相同,其不同之处在于增加:
步骤12:按照每克步骤6所获得的铝改性凹凸棒土吸附剂Pl或步骤7所获得的铁改性凹凸棒土吸附剂P2加入3-30mL去离子水的比例放于去离子水中超声0.5-2h,按Pl或P2与炭材料A质量比为10:1-1:10比例加入炭材料4,超声111,搅拌1-311,过滤,105°(:干燥3-511,获得的Al (OH)3/凹凸棒土 /活性炭复合材料P7或Fe (OH)3/凹凸棒土 /活性炭复合材料P8。
[0075]本实施例技术说明:本实施例具有两个方面的作用:1、铁、铝改性后的凹凸棒土吸附能力得到提升,与炭材料相复合,在吸附性能、应用领域、可成型性等方面都得到了进一步的拓展和提高;2、将无机材料和碳材料相复合提高了了对于废物处理过程中对于铝、碳成分之间的调控能力。
[0076]实施例5:
本实施例与实施例4基本一致,不同之处在于步骤3调整硅铝混合碱液的pH值为2.5,过滤,得到铝酸液C。
[0077]本实施例pH值选取2.5,一方面可以充分降低硅酸中有色金属的含量,提高后期产品的色级;另一方面该条件下铝酸液C加入凹凸棒土F后通常pH值约为3-4,满足下一步的反应要求。
[0078]实施例6:
本实施例与实施例4基本一致,不同之处在于:
取消步骤7,其它步骤编号不变;
步骤3更改为:调整硅铝混合碱液的pH值为1.5,过滤,得到铝酸液C;
步骤5更改为:分散后的5克凹凸棒土 E加入20-50mL铝酸液C中,30°C搅拌l_2h后,回流l-2h,离心,加入5-20mL酸性铁溶液B,回流l_3h,离心,合并获得离心后的溶液G2,用去离子水清洗固体物至中性,80 °C干燥12h,300 °C焙烧3h,得到分散活化后的凹凸棒土 F;
步骤12更改为:按照每克步骤6所获得的Al (OH)3/凹凸棒土吸附剂Pl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PI与炭材料A质量比为1: 1-1:10比例加入炭材料A,超声Ih,搅拌卜3h,过滤,105 °C干燥3-5h,获得Al (OH)3/凹凸棒土 /活性炭复合材料P9。
[0079]实施例6的技术说明:在整个处理过程中进行相应的物料恒算,发现酸性铁溶液B数量在整个凹凸棒土处理过程中可调节的空间过小,为了弥补这个不足本实施例调整硅铝混合碱液的PH值为1.5,一方面提高硅组分的色级和纯度,另一方面所获得的铝酸液C作为前期活化剂,可以解决活化剂不足的问题。铝酸液C在第一个过程中,使得凹凸棒土进一步纤维束解离,比表面积增大,同时H+会置换八面体边缘的Mg2+;由于溶液中Al3+的浓度较高,在第二个过程置换能力较弱,所以后期更换酸性铁溶液B作为活化剂。
[0080]同样出于成分比例可调节的考虑,取消和更改了相应步骤。如果出现酸性铁溶液B不足的情况,也可以通过向酸性铁溶液B中加入1.4moI/L盐酸或直接使用盐酸的方式进行解决。这里需要说明的是工业废物和天然产物的成分和数量会存在明显的差异,因此本申请提出了多种实验步骤,在实际生产中可以根据实际情况进行优化选择。
[0081 ] 实施例7:
本实施例与实施例6基本一致,不同之处在于增加:
步骤13:取步骤5中离心后的溶液G2调整调节pH值为I,按照1克凹凸棒土E加入20-50mL溶液G的比例加入凹凸棒土E,30°C搅拌l_2h后,回流2-5h;调节pH值为6,搅拌条件1-5h;在保持pH值为6的条件下,通过补加铝酸液C的方式,调整溶液中Mg2+、Al3+、Fe3+的比例,使得二价离子与三价离子的摩尔比在1.5-5之间,调整pH值为11,120°C水热12h,清洗,60°C干燥24h,获得Al(OH)3/Fe(OH)3/类水滑石/凹凸棒土复合材料P10。
[0082]实施例7的技术说明:溶液G2以Mg2+、Al3+、Fe3+离子为主,调整pH值后作为活化剂,前期由于酸度较强Mg2+的效果较好,Al3+、Fe3+的提取效果依次减弱。pH值为6的条件下,Al3+、Fe3+进一步发生离子交换活化,Al3+、Fe3+含量显著降低,Mg2+继续升高。二价离子与三价离子的摩尔比在1.5-5之间,调整pH值为11,可以使得溶液中剩余的Mg2+、Al3+、Fe3+合成为类水滑石。
[0083]本实施例充分利用了凹凸棒土在酸活化过程中大量解离出的Mg2+、Al3+、Fe3+等离子合成为类水滑石,降低了母液中金属离子对于环境的污染,而且类水滑石同样具有优异的吸附性能。
[0084]实施例8:
本实施例与实施例7基本一致,不同之处在于:
步骤13改为:选取步骤5中离心后的溶液G2整调节pH值为I,按照1克凹凸棒土E加入20-50mL溶液G的比例加入凹凸棒土E,30°C搅拌l_2h后,回流2_5h;调节pH值为6,搅拌条件l-5h;在保持pH值为6的条件下,通过补加铝酸液C的方式,调整溶液中Mg2+、Al3+、Fe3+的比例,使得二价离子与三价离子的摩尔比在1.5-5之间,调整pH值为11,120°C水热12h,清洗,80°C干燥4h,260-300 °C煅烧3h,Al (OH) 3/Fe (OH)3/类水滑石氧化物棒土复合材料P11。
[0085]实施例8的技术说明:260-300°C煅烧3h既是对于凹凸棒土的热活化,同时内水滑石变成了类水滑石氧化物,在该温度条件下生成的类水滑石氧化物具有“记忆性能”,在溶液中会吸附相关离子,恢复类水滑石原样,因此吸附性能显著提升。
[0086]实施例9:
本实施例与实施例7基本一致,不同之处在于:
增加步骤14:按照每克步骤13所获得的PlO加入3-30mL去离子水的比例,将PlO放于去离子水中超声0.5-2h,按PlO与炭材料A质量比为10:1-1:10比例加入炭材料A,超声lh,搅拌l-3h,过滤,105°C干燥3-5h,获得Al(OH)3/Fe(OH)3/类水滑石/凹凸棒土 /活性炭复合材料P12。
[0087]本实施例充分利用了凹凸棒土在酸活化过程中大量解离出的Mg2+、Al3+、Fe3+等离子合成为类水滑石,降低了母液中金属离子对于环境的污染,而且类水滑石同样具有优异的吸附性能。与炭材料相复合,在吸附性能、应用领域、可成型性等方面都得到了进一步的拓展和提高;将无机材料和碳材料相复合提高了了对于废物处理过程中对于各种成分之间的调控能力。
【主权项】
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10克油页岩半焦加入15mL的比例向过滤后的物质中加入2mol/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
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