[发明专利]一种磁性多孔陶瓷吸附材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种磁性多孔陶瓷吸附材料及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)将粉煤灰与辅料混合，再与凝胶剂以及溶剂搅拌混合后得到粉煤灰浆料；(2)步骤(1)得到的粉煤灰浆料注入模具中，静置成型并干燥得到多孔干坯；(3)将步骤(2)得到的多孔干坯烧结，得到多孔陶瓷基底；(4)在步骤(3)制备得到的所述多孔陶瓷基底上制备磁性纳米粒子，得到所述磁性多孔陶瓷吸附材料。所述制备方法制备得到的吸附材料具有多级孔结构和高比表面积，可用于废水中重金属离子的吸附处理，所述制备方法绿色环保，易于实施，生产工艺可控，可实现工业化利用。

技术领域

本发明属于污水处理材料领域，涉及一种吸附材料的制备方法，尤其涉及一种磁性多孔陶瓷吸附材料及其制备方法和应用。

背景技术

粉煤灰是火力发电的副产物，在中国每年有大量粉煤灰产生，但再利用率远远低于发达国家。粉煤灰被露天堆放，在造成土地资源的浪费和管理费用的增加同时，重金属离子淋滤渗出导致地下水污染。美国环境保护局(EPA)认为再利用粉煤灰可以获得环境、经济和工业产品等收益。因此，对粉煤灰进行资源化再利用已成为一种新的研究趋势和发展方向。

粉煤灰成分复杂，以二氧化硅和氧化铝为主，还含有其它金属氧化物和未燃尽的碳等。由于粒度、比表面积等因素，被广泛的用做吸附材料去除污染物，但是直接使用粉煤灰风险大，这是因为粉煤灰粒径小，容易发生水化反应而导致回收困难，还存在二次污染的风险。相比之下，利用粉煤灰制备得到多孔吸附材料，在具有粉煤灰本身特性的同时，获得更大的比表面积使其具有更优异的污染物吸附效果。如CN 109569545 A公开了一种粉煤灰制备铝硅多孔材料的方法，该方法通过粉煤灰进行酸处理\碱处理后或者浸滤液得到铝硅多孔材料，孔结构丰富，比表面积大。CN107930576 A公开了一种＝粉煤灰微珠多孔材料的制备方法及制得的多孔材料，该制备方法通过浓硫酸改性、焙烧水浴获得粉煤灰微珠多孔材料，该材料可以吸附废水中的有机染料。但以上方法制备得到的材料需要经过酸或碱处理，该过程中产生重金属盐液溶出的废液仍然需要处理，生产过程不够绿色环保，存在二次污染的风险。

磁性纳米氧化铁因为比表面积大，吸附能力强，具有一定的氧化性，在污水处理领域被广泛用作吸附剂或者催化剂，对放射性元素，二价重金属离子如铜锌等都有良好的吸附效果。但是由于磁性纳米氧化铁，颗粒细小，且具有磁性，在水中极易团聚，从而造成分离回收困难。克服以上问题有效的解决的方法是将磁性纳米氧化铁负载在大尺寸载体。粉煤灰基多孔吸附材料在污染物浓度较低时吸附效果差。因此可以通过在其上负载磁性纳米氧化铁，增强吸附效果，从而获得磁性多孔吸附材料，有效避免两种材料单独应用存在的问题，满足实际应用需要。CN104261553 A直接将粉煤灰与磁性氧化铁按一定比例混合重新造粒获得磁性粉煤灰陶粒，显著提高对废水处理效果。但是该方法磁性氧化铁和粉煤灰只是依靠物理粘合在实际应用中容易脱出，且该方法需用强磁场磁化导致能耗巨大，在实际应用中存在一定的缺陷。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本申请提供一种磁性多孔陶瓷吸附材料的制备方法，所述制备方法制备得到的吸附材料具有多级孔结构和高比表面积，可用于废水中重金属离子的吸附处理，所述制备方法绿色环保，易于实施，生产工艺可控，可实现工业化利用。

为达到上述技术效果，本发明采用以下技术方案：

本发明目的之一在于提供一种磁性多孔陶瓷吸附材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将粉煤灰与辅料混合，再与凝胶剂以及溶剂搅拌混合后得到粉煤灰浆料；

(2)步骤(1)得到的粉煤灰浆料注入模具中，静置成型并干燥得到多孔干坯；

(3)将步骤(2)得到的多孔干坯烧结，得到多孔陶瓷基底；

(4)在步骤(3)制备得到的所述多孔陶瓷基底上制备磁性纳米粒子，得到所述磁性多孔陶瓷吸附材料。