[发明专利]一种改性赤泥质多孔陶瓷及其制备方法和应用

说明书

本发明属于陶瓷技术领域，尤其涉及一种改性赤泥质多孔陶瓷及其制备方法和应用。本发明提供了一种改性赤泥质多孔陶瓷，包括多孔结构陶瓷颗粒以及固定在多孔结构陶瓷颗粒的表面和内部孔道的改性元素化合物。本发明所述改性赤泥质多孔陶瓷中改性元素化合物固定在赤泥质多孔陶粒表面和内部孔道表面，实现对含F废水中氟离子的去除；并且多孔、颗粒状的赤泥质陶瓷吸附滤料便于吸附滤料与水体的分离，解吸附后可以再次吸附循环利用。实验数据表明，本发明提供的改性赤泥质多孔陶瓷具有多孔结构，显气孔率达44.1％，抗压碎强度达637.486N/颗，对含F废水中氟离子的去除率可达72.5％。

技术领域

本发明属于陶瓷技术领域，特别涉及一种改性赤泥质多孔陶瓷及其制备方法和应用。

背景技术

我国淡水资源总量比较丰富，但我国是一个人口大国，人均占有量不足世界平均水平的1/3，而且水污染问题依然突出，亟需一种对污水高效处理的方法。

常用的水处理方法有化学沉降法，电解法，催化降解法和吸附法等方法。其中，化学沉降法需要使用化学试剂，存在二次污染风险；电解法能耗大；催化降解法存在催化剂中毒失活问题，需要消耗较大量的催化剂，且催化剂具有定向选择催化性能，需要针对具体需要处理的污染离子进行甄选，工艺复杂，工作量大；而吸附法具有成本较低，工艺简单，可多次利用的优点，被广泛关注。传统吸附滤料有黏土陶粒，但是黏土作为一种不可持续资源，难以实现大规模推广，而赤泥是氧化铝生产过程中排放的固体废弃物，产量巨大，大量占用土地，严重危害自然环境，用赤泥来进行水处理可以实现废弃物资源利用。但赤泥直接应用于废水处理时，赤泥本身含有的金属离子与有机物，在某些条件下可能会浸出，在吸附污染物后与水体分离十分困难，难以再次循环使用，而且如果处理不及时甚至会造成二次污染。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种改性赤泥质多孔陶瓷，由工业固体废弃物赤泥回收再利用得到的改性赤泥质多孔陶瓷显气孔率高，对含F废水中F^—的去除率可达72.5％，解吸方便、可循环使用，且具有良好的抗压碎强度。

为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种改性赤泥质多孔陶瓷，所述改性赤泥质多孔陶瓷包括多孔结构陶瓷颗粒以及固定在多孔结构陶瓷颗粒的表面和内部孔道的改性元素化合物。

本发明还提供了上述技术方案所述改性赤泥质多孔陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

(1)将包括赤泥、粉煤灰、成孔剂、稳泡剂和水的混合物依次进行成型处理和烧结处理，得到陶粒毛坯；

(2)将所述陶粒毛坯依次进行预处理和改性处理，得到改性陶粒前驱体；

(3)将所述改性陶粒前驱体干燥后焙烧，得到改性赤泥质多孔陶瓷。

优选的，所述步骤(1)中的成孔剂为硬脂酸、碳粉、稻壳、淀粉和锯末中的一种或多种；所述稳泡剂为硼砂、磷酸三钠和硼酸中的一种或多种。

优选的，以质量百分含量计，所述步骤(1)混合物中成孔剂为10～25％，稳泡剂为2～6％，水为10～20％，余量为赤泥和粉煤灰；所述赤泥和粉煤灰的质量比为(3～4)：(1～2)。

优选的，所述步骤(1)中烧结的温度为1000～1200℃，时间为10～70min。

优选的，所述步骤(2)中改性处理包括：将经过预处理的陶粒毛坯依次进行酸浸、去离子水冲洗和干燥。

优选的，所述酸浸用溶液的浓度为0.5～2mol/L；所述酸浸的时间为12～36h。

优选的，所述改性处理为改性溶液浸泡；所述改性溶液的溶质为镧盐和/或铈盐；所述改性溶液的浓度为0.1～0.5mol/L；所述改性溶液浸泡的温度为30～70℃，时间为6～12h。