[发明专利]一种功能化粉煤灰的制备方法

说明书

本发明公开了一种功能化粉煤灰的制备方法，以粉煤灰为原料，将其活化、水洗分离，由于粉煤灰具备良好的孔隙结构，且在水华反应过程中，粉煤灰颗粒表面会出现羟基基团，使其具有显著的亲水性、吸附性和表面化学活性，并在粉煤灰表面修饰官能团，通过发挥其与表面修饰官能团的协同作用，可用于去除水中铜、铬、镍等重金属离子，实现了粉煤灰的资源化利用，经过活化改性处理的粉煤灰比表面积可提高15‑20倍，该功能化粉煤灰材料可通过解吸重复使用，不会造成二次污染，进一步降低了处理成本，活化粉煤灰表面通过嫁接不同的官能团，用于处理含不同带电性重金属的废水，弥补了传统吸附剂广谱式处理重金属离子的问题。

技术领域

本发明属于工业废水处理技术领域，涉及一种吸附材料的制备方法，具体地说涉及一种可选择性吸附带正电重金属离子的功能化粉煤灰的制备方法。

背景技术

随着我国工业发展和城镇化进程的不断加快，废水的排放量逐年增加，造成水体污染形势愈加严峻，水体污染的一个重要原因是各种工业废水和生活污水不能有效地处理及达标排放，尤其是工业废水中含有的重金属离子对环境生态系统的危害巨大。近些年来，大量重金属离子排放到水体中，其在自然环境中不能被生物降解，会在环境中积蓄，对人类和动物具有毒性或致癌影响。

传统的废水处理方法一般为利用各种外力作用将有害物从废水中分离出来，如化学沉淀、离子交换、膜过滤法等，但是上述方法存在处理效果不够稳定、成本较高、易造成二次污染的问题。随着重金属废水排放标准的进一步提升，开发一种经济、高效的用于含重金属离子废水处理的技术至关重要。其中，吸附方法是一种设备简单、易于操作、无二次污染的处理方法，是目前最具应用前景的重金属废水处理方法，但现有常规吸附剂存在吸附容量低、解析困难的不足。

粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，主要来源于火力发电厂煤粉在燃烧时，从锅炉尾部收集的灰色或灰黑色粉体，其主要成分为Al₂O₃、SiO₂、CaO以及Fe₂O₃等，大量的粉煤灰若不加以处理，放置于露天场合中，会产生扬尘，污染环境，直接排入河流、湖泊中，则会造成河流淤塞、污染水体。但是粉煤灰表面疏松多孔，比表面积大，同时粉煤灰中还含有一定量的未燃尽碳，其作用相当于可用作吸附剂的活性炭，这些特点使得粉煤灰具有很强的吸附性，可用作吸附材料处理工业废水。但是将粉煤灰直接用于废水处理效果并不理想，甚至可能造成二次污染，因此对粉煤灰进行改性研究，使其更适宜于废水处理尤其是适宜于含重金属离子的废水处理，成为目前亟待解决的技术问题。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于传统粉煤灰吸附性能不足，在废水处理尤其是含重金属离子的废水处理中应用受限，从而提出一种通过活化及功能化修饰使粉煤灰对重金属离子有较好吸附性能的功能化粉煤灰的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

本发明提供一种功能化粉煤灰的制备方法，其包括如下步骤：

S1、制备活化粉煤灰，将粉煤灰用活化剂活化处理，得到活化粉煤灰；

S2、将活化处理后的粉煤灰用水洗涤后静置，分离上层部分悬浮粉煤灰后得到重质活化粉煤灰；

S3、制备功能化粉煤灰，将步骤S2得到的重质活化粉煤灰与硅烷偶联剂共同反应，制得功能化粉煤灰。

作为优选，所述活化剂为硫酸、盐酸、硝酸、氢氧化钠中的至少一种，所述粉煤灰与所述活化剂的体积比为1:2-10。

作为优选，所述活化剂的摩尔浓度为1-5mol/L。

作为优选，所述步骤S1具体为，将粉煤灰与活化剂按比例混合，并在20-100℃下以50-100r/min的搅拌速度搅拌活化1-6h。

作为优选，所述步骤S3具体包括如下步骤：