本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)固廢處理，具體涉及一種多孔地質(zhì)聚合物的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、粉煤灰(coal?fly?ash，cfa)是火力發(fā)電廠產(chǎn)生的主要固體廢物，目前每年增加高達(dá)6億噸。過(guò)去，cfa的處置方式是在垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行傾倒堆積，這種處理方式會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重危害，其主要由未燃燒的碳顆粒和具有火山灰性質(zhì)的鋁硅酸鹽顆粒組成，礦相成分主要包括玻璃相和次要結(jié)晶相，是制備地質(zhì)聚合物的重要材料。

2、鋰輝石尾礦(spodumene?flotation?tailings，sft)是鋰輝石礦石經(jīng)過(guò)選礦后排放的固體廢物，其主要化學(xué)成分是sio2、al2o3、k2o和na2o，硅鋁鹽含量較高，是制備優(yōu)良地質(zhì)聚合物的原材料。一般情況下sft堆積在尾礦庫(kù)中形成尾礦廢棄地，然而這種處理方式會(huì)導(dǎo)致周圍地區(qū)的空氣、土壤和水的污染，對(duì)人體健康有害。因此，需要對(duì)這些工業(yè)固體廢物進(jìn)行資源化利用，合理利用就能創(chuàng)造可觀的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，其中處理cfa和sft的途徑之一是制備地質(zhì)聚合物材料，具有成本低、環(huán)境友好、節(jié)能和資源循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn)。

3、在20世紀(jì)70年代后期，davidovits首次提出地質(zhì)聚合物材料，它是以高硅鋁酸鹽的工業(yè)固體廢物為主要的原料，經(jīng)適當(dāng)工藝及化學(xué)反應(yīng)得到的一類具有非晶態(tài)和準(zhǔn)晶態(tài)的三維網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)的新型無(wú)機(jī)材料，具有高抗壓強(qiáng)度、耐高溫性和良好的抗?jié)B透性。相關(guān)研究表明，地質(zhì)聚合物是普通波特蘭水泥的理想替代品。此外，與普通波特蘭水泥的制造相比，地質(zhì)聚合物在制備過(guò)程中co2排放量至少減少80％，因此以含氧化硅和氧化鋁為主要成分的cfa和sft的資源化利用至關(guān)重要。

4、近年來(lái)，具有低密度、高熱穩(wěn)定性和低加工成本環(huán)境友好性質(zhì)的地質(zhì)聚合物泡沫被開(kāi)發(fā)用于替代泡沫水泥和有機(jī)聚合物。由于其導(dǎo)熱率低(0.07-0.4w/m·k)和一定的機(jī)械性能，具有閉孔的地質(zhì)聚合物泡沫可以應(yīng)用于建筑和耐火領(lǐng)域，具有開(kāi)孔結(jié)構(gòu)的地質(zhì)聚合物材料在吸附重金屬方面有一定的潛力。因此，眾多學(xué)者對(duì)多孔性地質(zhì)聚合物的制備進(jìn)行了研究，tang等學(xué)者利用cfa制備多孔性地質(zhì)聚合物(cfapg)，探究了影響cfapg的因素，并在此基礎(chǔ)上篩選出了顯著性的影響因素，并選擇最佳參數(shù)制備cfapg用于吸附鋅。同時(shí)wu等利用粉煤灰和偏高嶺土制備輕質(zhì)多孔材料，探究了堿性激發(fā)劑、雙氧水含量以及養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)多孔地質(zhì)聚合物的影響。大多數(shù)學(xué)者利用cfa制備多孔地質(zhì)聚合物材料，高活性的cfa是制備地質(zhì)聚合物的理想材料，但堿活化cfa具有凝結(jié)速度慢和早期強(qiáng)度低的缺點(diǎn)，這是因?yàn)閏fa中含有結(jié)晶相，主要為石英和莫來(lái)石，短時(shí)間內(nèi)不易被堿溶液溶解。

5、sft的主要礦相成分是石英、鈉長(zhǎng)石和白云母，而且對(duì)sft的研究主要集中在制備建筑陶瓷、瓷器和地質(zhì)聚合中，但大多數(shù)都是以摻料的形式加入。同時(shí)sft含鈣量低與c類cfa(cao>10％)相結(jié)合可以增加火山灰表面積，可以促進(jìn)al3+和si4+的溶解，并且ca2+充當(dāng)改性劑。目前還沒(méi)有研究單獨(dú)以sft為原料制備多孔地質(zhì)聚合物，主要是由于sft火山灰活性低，且sft的礦相成分復(fù)雜，不適合單獨(dú)作為原料使用?；仡櫼酝难芯砍晒?，國(guó)內(nèi)外學(xué)者利用cfa和sft協(xié)同制備多孔地質(zhì)聚合物的研究相對(duì)較少，cfa和sft協(xié)同制備多孔性地質(zhì)聚合物的相關(guān)機(jī)制有待探究。

6、隨著工業(yè)的快速發(fā)展，人類活動(dòng)引起的水污染也在加速。石油煉制、電池工業(yè)、電鍍、化工制造、農(nóng)藥等各行業(yè)排放的鉛、鎳、鎘等有毒重金屬離子是當(dāng)前全球性的突出環(huán)境問(wèn)題。這些有毒金屬是不可降解的，可以在生命系統(tǒng)中積累，即使在低濃度下也會(huì)對(duì)人類或其他生物造成有害疾病。例如，過(guò)量接觸pb2+可能導(dǎo)致半永久性腦損傷，阿爾茨海默病等。cd2+會(huì)導(dǎo)致骨骼畸形、腎結(jié)石、腎臟退化等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種多孔地質(zhì)聚合物的制備方法及應(yīng)用。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

3、本發(fā)明公開(kāi)了一種多孔地質(zhì)聚合物的制備方法，將cfa和sft混合后加入堿性激發(fā)劑和去離子水后攪拌混合均勻，在攪拌的過(guò)程中加入雙氧水和橄欖油，混合后將漿料澆注成型，養(yǎng)護(hù)完成后即得。

4、優(yōu)選的，所述cfa和sft的質(zhì)量比為5～9:1～5，所述堿性激發(fā)劑為水玻璃，所述水玻璃的模數(shù)為1～2，所述雙氧水的用量為1～5wt％，所述橄欖油的用量為2～10wt％，所述水玻璃的用量為10～30ml。

5、優(yōu)選的所述養(yǎng)護(hù)的溫度為40～80℃，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為8h，養(yǎng)護(hù)完成后，在室溫下繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至恒重。

6、相應(yīng)的，一種上述制備方法制備得到的多孔地質(zhì)聚合物。

7、相應(yīng)的，一種上述制備方法制備得到的多孔地質(zhì)聚合物在去除廢水中重金屬中的應(yīng)用。

8、優(yōu)選的所述重金屬為pb2+。

9、優(yōu)選的所述多孔地質(zhì)聚合物的用量為0.5～4.5g/l，ph為2～6，吸附時(shí)間為10～250min。

10、優(yōu)選的所述多孔地質(zhì)聚合的初始濃度為150～350mg/l。

11、本發(fā)明具備以下有益效果：

12、本發(fā)明以cfa和sft作為原材料，采用新型皂化/過(guò)氧化氫組合工藝制備多孔地質(zhì)聚合物復(fù)合材料，并從原料質(zhì)量比、堿激發(fā)劑模數(shù)、雙氧水含量、橄欖油含量和養(yǎng)護(hù)溫度等方面探究了cfa和sft協(xié)同制備多孔地質(zhì)聚合物的機(jī)制。通過(guò)x射線衍射(xrd)、掃描電鏡(sem)、傅里葉變換紅外光譜(ft-ir)和比表面積(bet)等測(cè)試手段，對(duì)多孔地質(zhì)聚合物材料的結(jié)構(gòu)和微觀形貌進(jìn)行了分析，對(duì)其形成機(jī)理進(jìn)行了總結(jié)。同時(shí)將pgs用作吸附劑吸附pb2+，評(píng)價(jià)了吸附性能。本發(fā)明為工業(yè)固體廢棄物的資源化利用和多孔地質(zhì)聚合物材料的低成本生產(chǎn)提供了新的思路。

技術(shù)特征：

1.一種多孔地質(zhì)聚合物的制備方法，其特征在于：將cfa和sft混合后加入堿性激發(fā)劑和去離子水后攪拌混合均勻，在攪拌的過(guò)程中加入雙氧水和橄欖油，混合后將漿料澆注成型，養(yǎng)護(hù)完成后即得。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述cfa和sft的質(zhì)量比為5～9:1～5，所述堿性激發(fā)劑為水玻璃，所述水玻璃的模數(shù)為1～2，所述雙氧水的用量為1～5wt％，所述橄欖油的用量為2～10wt％，所述水玻璃的用量為10～30ml。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述養(yǎng)護(hù)的溫度為40～80℃，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為8h，養(yǎng)護(hù)完成后，在室溫下繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至恒重。

4.一種權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述制備方法制備得到的多孔地質(zhì)聚合物。

5.一種權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述制備方法制備得到的多孔地質(zhì)聚合物在去除廢水中重金屬中的應(yīng)用。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用，其特征在于：所述重金屬為pb2+。

7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的應(yīng)用，其特征在于：所述多孔地質(zhì)聚合物的用量為0.5～4.5g/l，ph為2～6，吸附時(shí)間為10～250min。

8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的應(yīng)用，其特征在于：所述多孔地質(zhì)聚合的初始濃度為150～350mg/l。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)固廢處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多孔地質(zhì)聚合物的制備方法及應(yīng)用。具體技術(shù)方案為：一種多孔地質(zhì)聚合物的制備方法，將CFA和SFT混合后加入堿性激發(fā)劑和去離子水后攪拌混合均勻，在攪拌的過(guò)程中加入雙氧水和橄欖油，混合后將漿料澆注成型，養(yǎng)護(hù)完成后即得。本發(fā)明所公開(kāi)的多孔地質(zhì)聚合物的制備方法為工業(yè)固體廢棄物的資源化利用和多孔地質(zhì)聚合物材料的低成本生產(chǎn)提供了新的思路。

技術(shù)研發(fā)人員：伊元榮,迪娜·加阿拜,蘇滟,佳素然·阿比力米提亞夏爾,常新月,周小晗,白佳樂(lè)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：新疆大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10