[发明专利]一种基于煤矸石和粉煤灰的复合吸附材料及其制备工艺

说明书

本发明提供一种基于煤矸石和粉煤灰的复合吸附材料及其制备工艺，涉及吸附材料加工技术领域。所述基于煤矸石和粉煤灰的复合吸附材料的制备工艺主要包括煤矸石的改性处理、粉煤灰的改性处理、原料混合处理、原料制备等步骤。本发明克服了现有技术的不足，分别采用不同的方式对煤矸石和粉煤灰进行改性，后混合煅烧，生产成本低，使最终所得物质能够有效对污水中的污染物和杂质进行吸附，起到良好的净水效果。

技术领域

本发明涉及吸附材料加工技术领域，具体涉及一种基于煤矸石和粉煤灰的复合吸附材料及其制备工艺。

背景技术

随着我国煤炭产量的不断增长，夹生在煤层中并与煤相伴相生的煤矸石产量也随之俱增。同时在煤矿作为燃料使用时产生的废渣粉煤灰也越来越多，据统计，目前全国煤矸石的总堆放量已超过47亿吨，并以每年2亿吨的速度增加，其已成为我国最大的矿山固体废弃物之一，堆放的煤矸石不仅严重污染了周围环境，而且侵占大量土地农田，对土地资源破坏严重。同时我国年排放粉煤灰的量可达118亿吨以上，但其利用率仅为30％左右，大量粉煤灰堆积于灰场不仅占据了大量土地资源，还对环境造成了严重污染，所以对粉煤灰和煤矸石进行再生产利用是一个重要的研究课题。

现研究发现对煤矸石和粉煤灰改性均能够有效改变其表面结构，使其具有良好的吸附性能，达到净化水质的目的，专利号为：CN201110115448.4的一种用于污水净化的改性煤矸石与粉煤灰复合填料的制备方法，通过对煤矸石和粉煤灰采用含镧元素的离子液体进行浸泡改性处理，虽然能够对煤矸石和粉煤灰进行改性，但是成本较高，并不适合广泛使用，所以需要研发一种净化吸附效果好且生产成本低的以煤矸石和粉煤灰为主要原料的吸附材料。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供一种基于煤矸石和粉煤灰的复合吸附材料及其制备工艺，分别采用不同的方式对煤矸石和粉煤灰进行改性，后混合煅烧，生产成本低，使最终所得物质能够有效对污水中的污染物和杂质进行吸附，起到良好的净水效果。

为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：

一种基于煤矸石和粉煤灰的复合吸附材料，所述基于煤矸石和粉煤灰的复合吸附材料的制备方法包括以下步骤：

(1)煤矸石的改性处理：选取煤矸石粉碎后混合膨润土和激发剂，搅拌均匀后置于氮气保护氛围中高温煅烧1-1.2h，后取出采用高温热蒸汽熏蒸30-60min，得改性煤矸石备用；

(2)粉煤灰的改性处理：选取粉煤灰加入硝酸溶液混合搅拌浸渍2-5h，进行改性，后过滤采用去离子水洗涤后干燥，得改性粉煤灰备用；

(3)原料混合处理：将上述改性粉煤灰和改性煤矸石混合，加入去离子水和硅烷偶联剂混合搅拌均匀后静置1-2h后，再进行高速离心，得离心沉淀备用；

(4)原料制备：将上述离心沉淀进行干燥，在氮气保护下高温煅烧1-2h，后取出研磨粉碎过80目筛，得复合吸附材料。

优选的，所述步骤(1)中煤矸石粉碎后的粒径大小为≤0.35mm，粉煤灰的粒径大小为≤0.085mm。

优选的，所述步骤(1)中煤矸石、膨润土和激发剂的混合质量比为5∶1∶2，且高温多少的温度为700-750℃，所述热蒸汽熏蒸的温度为280-350℃。

优选的，所述步骤(1)中激发剂为碳酸钠。

优选的，所述步骤(2)中硝酸溶液的浓度为1mol/L，且搅拌浸渍的搅拌转速为120-180r/min，浸渍温度为45-55℃。

优选的，所述步骤(2)中干燥的方式为采用915MHz的频率进行微波干燥。

优选的，所述步骤(3)中改性粉煤灰、改性煤矸石、去离子水、硅烷偶联剂的质量比为4-5∶3-6∶15-25∶0.4-0.6，且高速离心的转速为4800-5200r/min，且离心的时间为5min。