一種免燒粉煤灰基地質聚合物高性能吸附材料制備方法技術

本發明專利技術現提供一種免燒粉煤灰基地質聚合物高性能吸附材料制備方法，步驟為：a、固體原料預處理；b、制備基體材料，以富含硅鋁酸鹽的固體廢棄物粉煤灰為固體原料，以堿激發劑為液體原料，固體原料與液體原料均勻混合，在20?100℃反應成為基體；c、基體材料成型，將混合均勻的固體和液體原料通過造粒成型、澆注成型或擠出成型，形成基體樣品；d、基體樣品養護；e、洗滌干燥，本發明專利技術開發出一種節約能源、制備工藝簡單，降低生產成本的可規模化生產高性能地質聚合物吸附材料的方法，以燃煤電廠廢棄物粉煤灰為原料室溫下制備吸附材料。既可解決粉煤灰堆棄及由其引起的環境問題，又可通過以廢治廢治理工業有機廢氣、含酚廢水。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于固體廢棄物綜合處置與綜合利用領域，具體涉及一種免燒粉煤灰基地質聚合物高性能吸附材料制備方法。
技術介紹
目前常用的吸附材料主要有活性炭、活性炭纖維、沸石、分子篩等。由于活性炭的再生方法主要有加熱再生法、藥劑再生法和化學再生法等，采用再生處理活性炭時，炭的損失率高，而且再生成本高，并易造成二次污染，質量差、使用壽命短、再生率低等；而沸石分子篩通過堿熔融、水熱合成制備，該過程制備工藝復雜，同時產生大量廢棄堿液，工業化生產成本高，限制了工業規模化使用。粉煤灰是一種工業固體廢棄物，年產量約6億噸，是造成當前大氣污染的主要原因。粉煤灰主要是由硅鋁酸鹽玻璃體、礦物晶體及少量未燃盡炭組成的一個復合結構的混合體，以粉煤灰為原料制備吸附材料等高附加值產品是當前研究的熱點，因此加強粉煤灰高附加值吸附材料產品研發，開發出綠色、經濟可行的粉煤灰處理方法及粉煤基地質聚合物吸附材料產品，不僅為固體廢棄物增加新的應用途徑，而且對保護生態環境、治理大氣污染方面具有十分重要的意義。如專利申請號為201510964521.3的中國專利申請《粉煤灰合成NaX型分子篩吸附材料的制備方法及其應用》以粉煤灰制備NaX型分子篩，對溢油污染原位除油處理具有較好的效果，但是前處理需要添加HCl溶液進行預處理，產生大量廢酸溶液。專利申請號是200410084313.6的中國專利提出了一種以粉煤灰制備沸石的方法，對水中氮磷營養元素的去除具有良好的效果，但是生產過程產生大量廢堿液問題。專利申請號201010168175.5的中國專利提出了一種高效生態型無機甲醛吸附材料及其制備方法，該方法制備過程需要大量的堿液，同時只針對甲醛進行吸附，吸附材料選擇吸附性較差。
技術實現思路
針對上述現有粉煤灰制備吸附材料過程中產生大量廢酸、廢堿等問題，本專利技術旨在開發一種免燒粉煤灰基地質聚合物高性能吸附材料制備方法，針對采用粉煤灰等制備的吸附材料選擇吸附性差等問題，開發一種免燒粉煤灰基地質聚合物高性能吸附材料。該吸附材料對工業可揮發性有機廢氣及工業含酚類廢水具有較好的選擇吸附性，并且在溫度低于300℃可進行熱脫附，多次循環再生使用。為實現本專利技術的目的，本專利技術提供了以下技術方案：一種免燒粉煤灰基地質聚合物高性能吸附材料制備方法，步驟為：a、固體原料預處理，采用燃煤電廠固定床產生的粉煤灰，進行球磨2-24小時，然后對粉煤灰進行篩分處理；b、制備基體材料，以富含硅鋁酸鹽的固體廢棄物粉煤灰為固體原料，以堿激發劑為液體原料，固體原料與液體原料均勻混合，在20-100℃反應成為基體；c、基體材料成型，將混合均勻的固體和液體原料通過造粒成型、澆注成型或擠出成型，形成基體樣品；d、基體樣品養護，將成型后的樣品在濕度≥90%，溫度為20-100℃環境中養護12-48小時；e、洗滌干燥，將養護后的樣品用去離子水洗滌后，在100-150℃干燥0.5-2h，得到免燒粉煤灰基地質聚合物高性能吸附材料。步驟b中基體材料的配方為：固體原料100份，液體原料10-50份；所述固體原料為基體添加劑和煅燒高嶺土、粉煤灰、富含硅鋁酸鹽成分的粘土礦物中的一種或多種；所述液體原料為：水玻璃（泡花堿）100份，強堿1-50份，水1-30份，表面活性劑0.01-10份。所述固體原料中粉煤灰為是一級灰、經過400目篩分的二級灰，或磨細的一級灰或二級灰；煅燒高嶺土為600-1200℃下燒制而成。所述煅燒高嶺土為700-850℃燒制而成。所述基體添加劑為膨潤土、沸石粉（分子篩）中的一種或多種。所述水玻璃為鈉水玻璃、鉀水玻璃等中的一種或多種，水玻璃的模數2.4-3.5，波美度38-48。所述強堿為堿金屬堿或堿土金屬堿。所述強堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣的任一種及以上。所述洗滌干燥中，干燥溫度為120℃，時間為1h。本專利技術的優勢在于：1.本專利技術提供一種免燒粉煤灰基地質聚合物高性能吸附材料的制備方法及其應用方法，將含有硅鋁酸鹽成分的粉煤灰、高嶺土等通過堿激發劑激發形成地質聚合物膠凝材料，由于地質聚合物具有三維網絡狀類沸石相的結構，通過沸石晶相誘導、控制養護反應溫度等優化孔結構，提高吸附材料比表面積，通過添加表面活性劑、有機膨潤土對吸附材料進行表面改性，提高吸附材料選擇吸附性能。2.本專利技術開發出新型高效的粉煤灰地質聚合物吸附材料，制備工藝簡單，克服現有技術中活性炭再生處理成本高、生產沸石分子篩成本高、粉煤灰污染環境的問題。3.本專利技術利用基體添加劑可以調整基體材料的固化時間、誘導基體材料孔結構生成、材料成型及抑制其返堿。4.本專利技術利用固體廢棄物粉煤灰為原料制備地質聚合物高性能吸附材料，其苯酚吸附值可達到75-80mg/g，在同樣的測試條件下其吸附性能是活性炭苯酚吸附值的80%，但是其吸附性能高于沸石、分子篩等吸附材料，同時該新型吸附材料可在溫度低于300℃時可再生循環使用。5.本專利技術通過地質聚合物技術制備的高性能吸附材料，開發出一種節約能源、制備工藝簡單，降低生產成本的可規模化生產高性能地質聚合物吸附材料的方法，以燃煤電廠廢棄物粉煤灰為原料室溫下制備吸附材料。既可解決粉煤灰堆棄及由其引起的環境問題，又可通過以廢治廢治理工業有機廢氣、含酚廢水。具體實施方式為了更詳細地說明本專利技術，給出下述制備實例。但本專利技術的范圍并不局限于此。實施例1液體原料：稱取氫氧化鈉4g，水玻璃16g，水15-20g，十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）0.5g。現將CTAB溶解于水中備用；然后將氫氧化鈉加入水玻璃中，進行溶解，攪拌均勻，待溫度降到室溫，為堿激發劑；固體原料：稱取粉煤灰100g，有機膨潤土30g，沸石0.5g，均勻混合；為固體原料；將固體原料與液體原料混合，攪拌均勻，成半干粉狀態，或將所有粉煤灰、有機膨潤土、沸石稱量好后直接一起加入堿激發劑中攪拌均勻，然后將混合后的粉體原料置入盤式造粒機中，經旋轉圓盤、噴霧造粒成球型，在造粒過程中加入CTAB水溶液，然后在70℃、90%濕度下養護24小時，制備的樣品經洗滌后，在120℃干燥1h，得到粉煤灰地質聚合物吸附材料；樣品干燥進行苯酚吸附值測試，苯酚吸附性能達到70mg/g。實施例2液體原料：稱取氫氧化鈉4g，水玻璃16g，水15-20g，十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）0.5g。現將CTAB溶解于水中備用；然后將氫氧化鈉加入水玻璃中，進行溶解，攪拌均勻，待溫度降到室溫，為堿激發劑；固體原料：稱取粉煤灰50g，高嶺土50g，有機膨潤土30g，沸石0.5g，均勻混合；為固體原料；將固體原料與液體原料混合，攪拌均勻，成半干粉狀態，或將所有粉煤灰、有機膨潤土、沸石稱量好后直接一起加入堿激發劑中攪拌均勻，然后將混合后的粉體原料置入盤式造粒機中，經旋轉圓盤、噴霧造粒成球型，在造粒過程中加入CTAB水溶液，然后在70℃、90%濕度下養護24小時，制備的樣品經洗滌后，在120℃干燥1h，成粉煤灰地質聚合物吸附材料。樣品干燥進行苯酚吸附值測試，苯酚吸附性能達到72mg/g。實施例3液體原料：稱取氫氧化鈉4g，水玻璃16g，水30-35g，十二烷基磺酸鈉或CTAB0.3g。現將表面活性劑溶解于水中備用；然后將氫氧化鈉加入水玻璃中，進行溶解，攪拌均勻，待溫度降到室溫，為堿激發劑；固體原料：稱取粉煤灰100本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種免燒粉煤灰基地質聚合物高性能吸附材料制備方法，步驟為：a、固體原料預處理，采用燃煤電廠固定床產生的粉煤灰，進行球磨2?24小時，然后對粉煤灰進行篩分處理；b、制備基體材料，以富含硅鋁酸鹽的固體廢棄物粉煤灰為固體原料，以堿激發劑為液體原料，固體原料與液體原料均勻混合，在20?100℃反應成為基體；c、基體材料成型，將混合均勻的固體和液體原料通過造粒成型、澆注成型或擠出成型，形成基體樣品；d、基體樣品養護，將成型后的樣品在濕度≥90%，溫度為20?100℃環境中養護12?48小時；e、洗滌干燥，將養護后的樣品用去離子水洗滌后，在100?150℃干燥0.5?2h，得到免燒粉煤灰基地質聚合物高性能吸附材料。

【技術特征摘要】
1.一種免燒粉煤灰基地質聚合物高性能吸附材料制備方法，步驟為：a、固體原料預處理，采用燃煤電廠固定床產生的粉煤灰，進行球磨2-24小時，然后對粉煤灰進行篩分處理；b、制備基體材料，以富含硅鋁酸鹽的固體廢棄物粉煤灰為固體原料，以堿激發劑為液體原料，固體原料與液體原料均勻混合，在20-100℃反應成為基體；c、基體材料成型，將混合均勻的固體和液體原料通過造粒成型、澆注成型或擠出成型，形成基體樣品；d、基體樣品養護，將成型后的樣品在濕度≥90%，溫度為20-100℃環境中養護12-48小時；e、洗滌干燥，將養護后的樣品用去離子水洗滌后，在100-150℃干燥0.5-2h，得到免燒粉煤灰基地質聚合物高性能吸附材料。2.根據權利要求1所述的免燒粉煤灰基地質聚合物高性能吸附材料制備方法，步驟b中基體材料的配方為：固體原料100份，液體原料10-50份；所述固體原料為基體添加劑和煅燒高嶺土、粉煤灰、富含硅鋁酸鹽成分的粘土礦物中的一種或多種；所述液體原料為：水玻璃（泡花堿）100份，強堿1-50份，水1-30份，表面活性劑0.01-10份。...

【專利技術屬性】
技術研發人員：賈屹海，常杰善，趙凱，王川行，陳思穎，
申請(專利權)人：東莞深圳清華大學研究院創新中心，
類型：發明
國別省市：廣東;44