[发明专利]一种黄磷炉渣制备铬吸附剂的方法及应用

说明书

本发明公开了一种黄磷炉渣制备铬吸附剂的方法及应用，该方法采用硝酸溶液浸出分解黄磷炉渣，分解固体物料经洗涤、干燥，得到高活性和多孔的SiO₂粉体载体材料，然后通过浸渍法包覆复合得到SiO₂基铬吸附剂粉体材料；分解浸出液经碳酸铵盐转化，得到轻质碳酸钙和硝酸铵溶液产品；将SiO₂基铬吸附剂粉体材料应用在含铬废水处理中，该材料对废水中铬具有良好吸附性能；本发明方法工艺设备简单，操作容易、安全，黄磷炉渣资源利用率高，是一种利用工业废弃物生产具有较高附加值产品的工艺技术路线，可达到二次资源综合利用，实现循环经济、节能减排目的。

技术领域

本发明属于工业固体废弃物利用领域，具体涉及一种含铬废水中铬吸附剂的制备及其应用。

背景技术

随着工农业和城市化的快速发展，由重金属离子导致的水污染问题逐渐加剧。在重金属污染物中，铬(Cr)是常见的且最具毒性的重金属污染物之一，含铬废水中的铬主要来源于电镀、制革、化工、颜料、冶金、耐火材料等行业，它以三价和六价化合物的形式存在。由于六价铬的高溶解性及其高致癌性和致突变型，其毒性最强，约为三价铬的一百倍，比三价铬更具有生物毒性。各国对排放的废水、渔业水域水质、农田灌溉水质、地面水以及饮用水的铬含量，均有严格规定。我国已把六价铬规定为实施总量控制的指标之一，并规定工业排放的废水中六价铬最高浓度为0.5mg/L，总铬的最高浓度为1.5mg/L，且不得用稀释法代替必要的处理。

处理含铬废水的关键在于降低六价铬的含量，一般可以通过两种途径实现：(1)通过化学反应使六价铬转变为低毒易沉淀的三价铬，再进一步去除三价铬；(2)将六价铬化合物与水分离。目前，多种物理化学方法包括离子交换、化学沉淀、电化学处理、吸附和膜分离等已被用于重金属废水的处理，其中，吸附法由于具有低成本、高效率、易操作和无二次污染等特点，被认为是一种高效的去除Cr(Ⅵ)的方法。

黄磷炉渣为电炉法采用磷矿石、硅石、焦炭等原料生产黄磷时，于1400～1600℃高温下形成的熔融体，经水淬急冷而得的具有无定形、高活性的固体废弃物，含有大量SiO₂和CaO；目前未见与本发明相同的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种黄磷炉渣制备SiO₂基Cr（Ⅵ）吸附剂粉体材料的方法，该方法是利用工业废弃物生产能用于含铬废水中Cr（Ⅵ）的吸附分离材料的工艺路线，可达到二次资源综合利用，实现以废治废、循环经济、节能减排目的。

本发明方法中黄磷炉渣采用酸浸，可得到多孔的、高活性、高比表面积的无定形SiO₂，以此SiO₂为基体，通过浸渍法，以氨基硅烷为起始物，通过表面复合、干燥等处理，可获得具有良好Cr吸附性能的SiO₂基复合吸附材料。

本发明黄磷炉渣制备铬吸附剂的方法如下：

（1）按液固质量比为8～12:1的比例，向质量浓度10～15％的硝酸溶液中加入黄磷炉渣，于室温、搅拌条件下浸取0.5~2.0h，过滤分离得到水合硅酸固相物料和浸出液；

（2）采用步骤（1）黄磷炉渣质量50～80%的水洗涤水合硅酸固相物料3次，然后于120～150℃下干燥3～5小时；

（3）在室温、搅拌条件下，将步骤（2）干燥后的水合硅酸固相物料加入到质量浓度5～10%的氨基硅烷-醇溶液中，搅拌反应2.0～5.0小时，然后将混合物置于超声条件下分散处理1.0~2.0h，静置陈化3.0~6.0h，过滤分离得到复合固体物料和滤液，其中氨基硅烷-醇溶液与干燥后水合硅酸固相物料的液固质量比为15～20:1；

（4）步骤（3）分离得到的复合固体物料，在60～100℃条件下干燥5~8h，得到SiO₂基铬吸附剂粉体材料；