[发明专利]一种以赤泥废渣为原料的多孔陶瓷油水分离膜及其制备方法

说明书

一种以赤泥废渣为原料的多孔陶瓷油水分离膜及其制备方法，该分离膜以核桃壳粉料、秸秆纤维、氧化锌粉料、成型剂溶液以及制铝工业提取氧化铝时排出的污染性赤泥废渣制备成多孔陶瓷，同时利用氟硅烷进行修饰得到多孔陶瓷油水分离膜。以分离膜质量为基准，赤泥废渣的质量百分含量为55％～65％，核桃壳粉料的质量百分含量为15％～20％，秸秆纤维的质量百分含量为5％～10％，氧化锌的质量百分含量为5％～10％，成型剂溶液的质量百分含量为10％，氟硅烷的质量百分含量为1％～3％。将赤泥废渣、核桃壳粉料、秸秆纤维、氧化锌粉料和成型剂溶液经粉碎、配料、造粒、成型、煅烧等工艺制备成多孔陶瓷，同时利用氟硅烷进行修饰得到一种绿色低成本的油水分离膜。本发明分离膜不仅能够实现赤泥、核桃壳和秸秆纤维三种废弃物的资源化利用，彻底解决赤泥废渣中的重金属污染，而且具有单向水渗透功能，对重油的分离效率达到99％以上，具有广阔的市场应用前景。

技术领域

本发明提供一种以赤泥废渣为原料的多孔陶瓷油水分离膜及其制备方法，属废弃产品资源化利用和环境新材料领域。

背景技术

中国作为世界第一大氧化铝生产国，每年排放的赤泥高达上亿吨。赤泥的露天堆放作为目前氧化铝生产企业的主要处置方式，其处置成本约占氧化铝产品产值的5％，同时赤泥也没有得到任何有效的利用。赤泥主要化学元素有钙、硅、铝、铁、钠、钛和少量的镁、钾、硫，也有极微量的锰、锌、铜、铬、铅重金属元素，堆存过程中如产生渗漏进入地下水、地表水等水体，可形成沉淀物、悬浮物、可溶物，造成重金属污染，水体的pH值上升等不良生态影响。目前，堆存量不断增大的赤泥所造成的经济和环境问题，已使赤泥综合利用成为铝工产业发展过程中一项亟需解决的难题。专利CN201810204108.0公开的以赤泥作为一种矿物原料，将其应用于砂土地层注浆加固等领域。这种处置方式虽然能够解决赤泥的批量应用问题，但经济价值较低，同时并不能解决注浆材料遇水渗透出重金属污染的问题。专利CN201310407079.5公开的以赤泥为原料制备赤泥基聚合物光分离膜，进行光催化分解水制氢。虽然能够解决赤泥原料的完全利用，但分离膜每次使用后都需再次分离，且制氢速率较低。专利CN201510802366.5公开的以赤泥为原料制备得到一种赤泥基铁系分离膜，并将其应用于甲烷裂解制氢。此种方法虽然能够充分利用赤泥中具有催化及助催化功能的矿物组成，但制备分离膜时不仅需要对赤泥进行酸溶处理，会造成二次污染，因此无法解决赤泥的规模化应用问题。因此，赤泥废渣的处置不仅需要提高规模化利用的经济价值，同时还需要考虑到赤泥废渣中的重金属污染以及制备分离膜时的二次污染问题。

与此同时，我国作为农业大国，每年可生成7亿多吨秸秆，成为“用处不大”但必须处理掉的“废弃物”，而农作物秸秆属于农业生态系统中一种十分宝贵的生物质能资源。因此，提高稻和麦等农作物秸秆的综合开发利用及其利用率对于促进农民增收、环境保护、资源节约以及农业经济可持续发展具有重要意义。另外，核桃壳粉料作为水质净化过滤材料，目前广泛应用于油田、化工、制革等工业污水处理及城市给水排水工程。但核桃壳粉料作为过滤材料使用次数有限，其过滤性能降低后依然会产生大量的固体废弃物。因此，提高核桃壳粉料的资源利用价值和彻底解决其固体废弃物污染成为一项具有重要研究意义的课题。

日趋紧张的地球自然资源以及越来越恶劣的环境给人们敲响了警钟。水环境体系作为地球的重要组成部分，现如今正被频发的石油泄漏和随意排放的生产生活污水所破坏。为了有效的处理已经发生的污染以及合理处置油水废液，人们做了大量的工作，随着膜技术的不断发展人们现在更加倾向于采用油水分离膜过滤的方式来处理这一类环境问题。特殊浸润性的膜材料在油水分离领域，具有分离效率高、分离过程中膜通量高的优点。随着膜技术，人们将特殊浸润性的膜材应用到了油水分离中，进一步提高了油水分离的效率。并且，人们已经将特殊浸润性的油水分离膜的适用范围扩展到了不同种类的油水乳状液的破乳分离中。目前，大多数的油水分离膜材料只能单向的截油滤水或者截水滤油，部分可以实现双向分离的膜也都操作复杂，制备成本较高，因此，一种新的简单的高效无障碍油水分离膜的制备技术显得尤为重要。