本發(fā)明涉及凈水器濾芯領(lǐng)域，一種赤泥中提取二氧化硅制備陶瓷濾芯填料的方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)飲用水的要求越來(lái)越高，城鄉(xiāng)自來(lái)水的水質(zhì)難以達(dá)到人們的預(yù)期。因此，一些居民都在家中的供水終端安裝了凈水裝置。濾芯是家用凈水器的核心部件，陶瓷濾芯填料是一種經(jīng)濟(jì)環(huán)保的水質(zhì)凈化材料，它通過過濾吸附等方法去除水中雜質(zhì)及細(xì)菌，且不會(huì)產(chǎn)生二次污染，是目前家用凈水器比較青睞的濾芯填料。

赤泥是氧化鋁生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的強(qiáng)堿性廢渣，每年赤泥的排放量高達(dá)上千萬(wàn)噸。同時(shí)，作為一種二次資源，赤泥中含有大量有效組分，如何合理利用處置赤泥一直是備受關(guān)注的問題。因此回收赤泥中二氧化硅既實(shí)現(xiàn)了赤泥廢物資源化，也為赤泥的綜合利用提供新的方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是要解決赤泥中二氧化硅的資源化利用及飲用水中氨氮的處理問題。提供一種赤泥中提取二氧化硅制備陶瓷濾芯填料的方法，并將其應(yīng)用于去除飲用水中的氨氮。

一種赤泥提取二氧化硅制備陶瓷濾芯填料的方法，其特征在于，所述方法如下步驟：

一、酸浸提取：按固液比1:10~1:16將烘干的赤泥粉末加入濃度為1~4mol/L稀鹽酸中，酸浸溫度為60℃~90℃下攪拌浸出1h~2.5h，然后利用離心機(jī)將浸出液固液分離，浸出渣用蒸餾水多次洗滌烘干，按固液比1:10~1:20加入到70%~90%的濃硫酸中，酸浸溫度為60℃~90℃下攪拌浸出1h~2.5h，然后利用離心機(jī)固液分離，浸出液回收利用，浸出渣即為提取物；

二、混料：按重量份數(shù)稱取50~65份步驟一中提取的二氧化硅粉體、20~25份膨潤(rùn)土、1~5份煤粉、2~6份石灰石和1~4份碳酸鈉，將稱取的50~65份提取的二氧化硅粉體、20~25份膨潤(rùn)土、1~5份煤粉、2~6份石灰石和1~4份碳酸鈉混合后球磨1~4h，得到混合粉體；

三、向步驟二中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的聚乙烯醇溶液，然后在溫度70℃~85℃之間水浴攪拌至泥狀，取出過篩后，手工搓制成1.0~2.0mm的球形顆粒；所述步驟二得到的混合粉體的質(zhì)量與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的聚乙烯醇溶液的體積比為1g:1ml；

四、將步驟三得到的1.0~2.0mm的球形顆粒放入馬弗爐中，在升溫速率2℃/min~6℃/min的條件下，將馬弗爐的溫度由室溫升至200℃~600℃，然后在溫度為200℃~600℃條件下保溫40min~60min；再以升溫速率為2℃/min~6℃/min的條件下，將馬弗爐的溫度由200℃~600℃升至800℃~1100℃，然后在800℃~1100℃的條件下保溫50min~100min，得到陶瓷濾芯填料。

一種赤泥提取二氧化硅制備陶瓷濾芯填料的應(yīng)用是將陶瓷濾芯填料用于去除飲用水中的氨氮，其方法是按如下步驟進(jìn)行：向含有氨氮的水中加入陶瓷濾芯填料，在室溫下震蕩0.5h~1h后，得到處理后溶液；所述含有氨氮的水中氨氮的濃度為1.5mg/L~3mg/L;所述制備的陶瓷濾芯填料質(zhì)量與含有氨氮水的體積比為1g:(6~10ml)。

本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在：

1.制備陶瓷濾芯填料的主成分來(lái)自固體廢棄物，回收了酸浸赤泥渣中80%以上的二氧化硅，經(jīng)濟(jì)性較好；

2.焙燒過程中添加的少量碳酸鈉起到助熔劑作用，實(shí)現(xiàn)低溫?zé)Y(jié)，降低能量損耗。經(jīng)驗(yàn)證制備的陶瓷填料用于去除飲用水中的氨氮，氨氮的去除率可達(dá)到66.6%，主要的去除機(jī)制為靜電吸附。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式一種赤泥提取二氧化硅制備陶瓷濾芯填料的方法是按以下步驟進(jìn)行：

一、酸浸提?。喊垂桃罕?:10~1:16將烘干的赤泥粉末加入濃度為1~4mol/L稀鹽酸中，酸浸溫度為60℃~90℃下攪拌浸出1h~2.5h，然后利用離心機(jī)將浸出液固液分離，浸出渣用蒸餾水多次洗滌烘干，按固液比1:10~1:20加入到70%~90%的濃硫酸中，酸浸溫度為60℃~90℃下攪拌浸出1h~2.5h，然后利用離心機(jī)固液分離，浸出液回收利用，浸出渣即為提取物；

二、混料：按重量份數(shù)稱取50~65份步驟一中提取的二氧化硅粉體、20~25份膨潤(rùn)土、1~5份煤粉、2~6份石灰石和1~4份碳酸鈉，將稱取的50~65份提取的二氧化硅粉體、20~25份膨潤(rùn)土、1~5份煤粉、2~6份石灰石和1~4份碳酸鈉混合后球磨1~4h，得到混合粉體；

三、向步驟二中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的聚乙烯醇溶液，然后在溫度70℃~85℃之間水浴攪拌至泥狀，取出過篩后，手工搓制成1.0~2.0mm的球形顆粒；所述步驟二得到的混合粉體的質(zhì)量與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的聚乙烯醇溶液的體積比為1g:1ml；

四、將步驟三得到的1.0~2.0mm的球形顆粒放入馬弗爐中，在升溫速率2℃/min~6℃/min的條件下，將馬弗爐的溫度由室溫升至200℃~600℃，然后在溫度為200℃~600℃條件下保溫40min~60min；再以升溫速率為2℃/min~6℃/min的條件下，將馬弗爐的溫度由200℃~600℃升至800℃~1100℃，然后在800℃~1100℃的條件下保溫50min~100min，得到陶瓷濾芯填料。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：步驟一中赤泥在固液比為1:16，稀鹽酸濃度為3mol/L,酸浸溫度為90℃下浸出1.5h。其他與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一或二不同的是：第一步酸浸渣在固液比為1:10，90%濃硫酸，酸浸溫度為90℃下浸出2h。其他與具體實(shí)施方式一或二相同。

具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至三之一不同的是：步驟二中按重量份數(shù)稱取65份提取的二氧化硅粉末、25份膨潤(rùn)土、4份石灰石、4份煤粉、2份碳酸鈉。其他與具體實(shí)施方式一至三之一相同。

具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至四之一不同的是：步驟三中在溫度為75℃水浴條件下攪拌成泥狀。其他與具體實(shí)施方式一至四之一相同。

具體實(shí)施方式六：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至五之一不同的是：步驟四中在升溫速率為2℃/min條件下，將馬弗爐由室溫升至500℃。其他與具體實(shí)施方式一至五之一相同。

具體實(shí)施方式七：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至六之一不同的是：步驟四中再以2℃/min條件下，將馬弗爐由500℃升溫至1000℃，然后在溫度為1000℃焙燒50min。其他與具體實(shí)施方式一至六之一相同。

具體實(shí)施方式八：本實(shí)施方式一種赤泥提取二氧化硅制備陶瓷濾芯填料的應(yīng)用是將陶瓷濾芯填料用于去除飲用水中的氨氮，其方法是按如下步驟進(jìn)行：向含有氨氮的水中加入陶瓷濾芯填料，在室溫下震蕩0.5h~1h后，經(jīng)過孔徑為0.45μm的濾膜過濾，得到處理后溶液；所述含有氨氮的水中氨氮的濃度為1.5mg/L~3mg/L;所述制備的陶瓷濾芯填料質(zhì)量與含有氨氮水的體積比為1g:(6~10ml)。

具體實(shí)施方式九：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式八不同的是：在室溫下震蕩1h。其他與具體實(shí)施方式八相同。

具體實(shí)施方式十：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式八或九不同的是：制備的陶瓷濾芯填料質(zhì)量與含有氨氮水的體積比為1g:10ml。其他與具體實(shí)施八或九相同。

通過以下實(shí)施例驗(yàn)證本發(fā)明的效果：

實(shí)施例一：一種赤泥提取二氧化硅制備陶瓷濾芯填料的方法是按以下步驟進(jìn)行：

一、酸浸提?。喊垂桃罕?:10~1:16將烘干的赤泥粉末加入濃度為1~4mol/L稀鹽酸中，酸浸溫度為60℃~90℃下攪拌浸出1h~2.5h，然后利用離心機(jī)將浸出液固液分離，浸出渣用蒸餾水多次洗滌烘干，按固液比1:10~1:20加入到70%~90%的濃硫酸中，酸浸溫度為60℃~90℃下攪拌浸出1h~2.5h，然后利用離心機(jī)固液分離，浸出液回收利用，浸出渣即為提取物；

二、混料：將煤粉、膨潤(rùn)土、石灰石、碳酸鈉和提取出的二氧化硅過200目篩后，按重量份數(shù)稱取65份提取的二氧化硅粉末、25份膨潤(rùn)土、4份石灰石、4份煤粉、2份碳酸鈉，將稱取的65份提取的二氧化硅粉末、25份膨潤(rùn)土、4份石灰石、4份煤粉、2份碳酸鈉混合后球磨，得到混合粉體；

三、向2g步驟二中的混合分體重加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的聚乙烯醇溶液，然后在溫度70℃條件下水浴攪拌至泥狀，取出過篩后，手工搓制成1.0~2.0mm的球形顆粒；

四、將步驟二中得到的1.0~2.0mm的球形顆粒放入馬弗爐中，在升溫速率2℃/min的條件下，將馬弗爐的溫度由室溫升至500℃，然后在溫度為500℃條件下保溫40min；再以升溫速率為2℃/min的條件下，將馬弗爐的溫度由500℃升至1000℃，然后在1000℃的條件下保溫50min，得到陶瓷濾芯填料。

陶瓷濾芯填料去除飲用水中氨氮的方法：向5ml含有氨氮的水中加入0.5g陶瓷濾芯填料，在室溫下震蕩1h后，得到處理后溶液；所述含有氨氮的水中氨氮的濃度為3mg/L；

測(cè)定處理后溶液中氨氮濃度為，去除率達(dá)66.6%。