利用赤泥制備除砷復(fù)合材料的工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用赤泥制備除砷復(fù)合材料的工藝，其特征在于，以赤泥為原料，包括如下步驟：（1）取赤泥漿液，加入鹽酸稀溶液，升溫至80℃～90℃后進(jìn)行攪拌；（2）攪拌后將混合物冷卻，通過過濾得到酸洗后的赤泥固體和濾液，然后對(duì)赤泥固體水洗；（3）向所述（2）中的經(jīng)水洗的赤泥固體中加入還原劑，還原反應(yīng)完成后過濾，得到所述除砷復(fù)合材料。該工藝以工業(yè)赤泥廢渣為原料，節(jié)約環(huán)保，制備工藝方便快捷，有利于大規(guī)模生產(chǎn)，所得復(fù)合材料除砷效果優(yōu)異。
【專利說明】利用赤泥制備除砷復(fù)合材料的工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料工程領(lǐng)域，特別是一種利用工業(yè)赤泥廢渣制備除砷復(fù)合材料的工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]砷及其化合物是工業(yè)廢水中的主要污染物之一，砷急性中毒的表現(xiàn)癥狀為可有惡心、嘔吐、口中金屬味、腹劇痛、等，較重者會(huì)產(chǎn)生頭暈、腓腸肌痙攣、發(fā)紺以至休克，嚴(yán)重者出現(xiàn)中樞神經(jīng)麻痹癥狀，四肢疼痛性痙攣、意識(shí)消失等。
[0003] 赤泥是制鋁工業(yè)提取氧化鋁時(shí)排出的污染性廢渣，一般平均每生產(chǎn)I噸氧化鋁，附帶產(chǎn)生1.0~2.0噸赤泥。中國作為世界第4大氧化鋁生產(chǎn)國，每年排放的赤泥高達(dá)數(shù)百萬噸。大量的赤泥不能充分有效的利用，只能依靠大面積的堆場(chǎng)堆放，占用了大量土地，也對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。安全存放大量的赤泥具有很大的挑戰(zhàn)性。2010年匈牙利發(fā)生的導(dǎo)致10人死亡的赤泥泄露事故體現(xiàn)了安全處理赤泥的難度?，F(xiàn)有的利用赤泥去除砷的技術(shù)是采用赤泥中的氧化鐵/ 二氧化硅作為復(fù)合材料，其工作機(jī)理主要是活化赤泥表面實(shí)現(xiàn)對(duì)砷離子吸附，這一技術(shù)沒有涉及砷離子的氧化還原反應(yīng)，吸附效率不高。而且面臨不同PH條件下砷離子重新脫附的風(fēng)險(xiǎn)。
[0004]除去砷的另一種技術(shù)是通過納米零價(jià)鐵顆粒治理，該技術(shù)主要是通過砷離子與零價(jià)鐵的氧化還原反應(yīng)提高砷的治理效率。氧化或還原的金屬砷或五價(jià)砷沉淀到鐵顆粒上，降低了砷脫附的風(fēng)險(xiǎn)。但是鐵具有鐵磁性，在沒有載體的情況下納米鐵顆粒會(huì)發(fā)生聚集，降低反應(yīng)比表面積，從而降低砷的治理效率。此外在現(xiàn)有技術(shù)中，需要購買鐵鹽等原材料，納米鐵顆粒的制備成本都比較高，不利于其在除砷領(lǐng)域當(dāng)中的推廣和應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種利用工業(yè)赤泥廢渣制備除砷復(fù)合材料的工藝，該工藝以工業(yè)赤泥廢洛為原料，節(jié)約環(huán)保，制備工藝方便快捷，有利于大規(guī)模生產(chǎn)，所得復(fù)合材料除砷效果優(yōu)異。
[0006]本發(fā)明提供的利用赤泥制備除砷復(fù)合材料的工藝，是以赤泥為原料，包括如下步驟:
[0007](I)、取赤泥漿液，加入鹽酸稀溶液，升溫至80°C~90°C后進(jìn)行攪拌；
[0008](2)、攪拌后將混合物冷卻，通過過濾得到酸洗后的赤泥固體和濾液，然后對(duì)赤泥固體水洗后再次過濾；
[0009](3)、向所述(2)中的經(jīng)水洗的赤泥固體中加入還原劑，還原反應(yīng)完成后過濾，得到所述除砷復(fù)合材料。
[0010]優(yōu)選地,每IOg赤泥衆(zhòng)液配55_65ml濃度為lmol/L的鹽酸。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述還原劑為硼氫化鈉。
[0012]優(yōu)選地，每IOg赤泥漿液經(jīng)酸洗后得到的固體，用90-1 IOml濃度為lmol/L的硼氫化鈉溶液還原。
[0013]優(yōu)選地，所述步驟(1)中攪拌的時(shí)間為30-40分鐘。
[0014]優(yōu)選地，本工藝還包括對(duì)所述步驟(3)中得到的除砷復(fù)合材料進(jìn)行水洗，水洗次數(shù)為2-4次。
[0015]優(yōu)選地，所述步驟(2)中的濾液可用于提取金屬鋁。
[0016]本發(fā)明提供的利用赤泥制備除砷復(fù)合材料的工藝，具有如下有益效果:
[0017](I)、活化和還原赤泥中的氧化鐵得到零價(jià)鐵顆粒，制得的納米零價(jià)鐵顆粒負(fù)載到赤泥中的二氧化硅上，避免無載體情況下納米鐵顆粒聚集，在保持赤泥和納米鐵顆粒的比表面積的同時(shí)，通過砷離子與二氧化硅載體里納米零價(jià)鐵顆粒的氧化還原反應(yīng)以提高砷的治理效率，使得赤泥中的各成分得到綜合、協(xié)調(diào)的利用。
[0018](2)、利用工業(yè)赤泥廢渣為原料，變廢為寶，降低赤泥污染，一舉多得。
[0019](3)、赤泥經(jīng)酸洗后的濾液中富含鋁等輕金屬元素，可以從中提取金屬鋁，使酸洗廢液得到了回收利用，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。
[0020](4)工藝快捷高效，成本低，有利于規(guī)?；a(chǎn)、推廣和應(yīng)用。
【具體實(shí)施方式】 [0021]為了使本【技術(shù)領(lǐng)域】的人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0022]實(shí)施例1
[0023]酸洗:取出37%鹽酸10毫升，加110毫升蒸餾水稀釋至3%溶液(I摩爾/升)。取出赤泥漿液10克，加60毫升3%的鹽酸稀溶液，加蒸餾水至500毫升，加熱至90度，充分?jǐn)嚢?0分鐘后冷卻至室溫。通過過濾分離出赤泥固體和濾液。分離出的濾液取放入500毫升的容器中冷卻至室溫待用。分離出的赤泥固體用蒸餾水洗三遍，過濾后待用。
[0024]還原:取出硼氫化鈉3.8克，加100毫升蒸餾水稀釋至38克/升溶液(I摩爾/升)。在上步的分離出的待用赤泥固體中，加50毫升I摩爾/升的硼氫化鈉溶液還原固體中的鐵。過濾后分離出固體和液體，分離出的固體用蒸餾水洗三遍，即得到納米氧化鐵顆粒負(fù)載于二氧化硅上的除砷復(fù)合材料5g。
[0025]試驗(yàn)例1.成分及顆粒形態(tài)檢測(cè)
[0026]實(shí)施例1中SHM試驗(yàn)顯示赤泥顆粒為微米級(jí)顆粒，EDS分析表明赤泥主要成分是鐵、鋁、硅、鈉和鈦。經(jīng)過鹽酸洗滌后，大多數(shù)鋁和鈉析出赤泥，鋁廠可以回收這些析出液增加鋁的產(chǎn)量，具體回收和提取方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，本申請(qǐng)中不再贅述。酸洗后赤泥的主要成分是鐵、硅和鈦。硼氫化鈉可以還原赤泥中的氧化鐵制備零價(jià)鐵，得到納米零價(jià)鐵/二氧化硅復(fù)合材料。
[0027]試驗(yàn)例2.復(fù)合材料除砷試驗(yàn)
[0028]取50毫升的干凈尚心管,加入36毫升蒸懼水和9毫升的偏砷酸(NaAs02)標(biāo)準(zhǔn)液制備35ppm偏砷酸鈉溶液。標(biāo)號(hào)為樣品AO作為標(biāo)準(zhǔn)樣。
[0029]實(shí)施例1中最后得到的待用除砷復(fù)合材料，加入36毫升蒸餾水得赤泥水混合物中，再加入9毫升偏砷酸鈉(NaAs02)溶液制備35ppm偏砷酸鈉溶液和除砷復(fù)合材料的混合物，標(biāo)號(hào)為樣品Al。樣品A0，Al放到回轉(zhuǎn)器上搖晃。[0030]樣品AO取3毫升，加一滴I摩爾/升的硝酸，用ICP測(cè)三價(jià)砷的濃度作為基準(zhǔn)。
[0031]I小時(shí)后樣品Al離心，取3毫升上清液，加I滴I摩爾/升的硝酸，用ICP測(cè)三價(jià)砷的濃度。樣品Al用手搖勻，放回到回轉(zhuǎn)器上。
[0032]2小時(shí)后樣品Al離心，取3毫升上清液，加I滴I摩爾/升的硝酸，用ICP測(cè)三價(jià)砷的濃度。樣品Al用手搖勻，放回到回轉(zhuǎn)器上。
[0033]3小時(shí)后樣品Al離心，取3毫升上清液，加I滴I摩爾/升的硝酸，用ICP測(cè)三價(jià)砷的濃度。
[0034]ICP測(cè)試結(jié)果見下表1。
[0035]表1.1CP測(cè)試結(jié)果
[0036]
【權(quán)利要求】
1.利用赤泥制備除砷復(fù)合材料的工藝，其特征在于，以赤泥為原料，包括如下步驟: (1)、取赤泥漿液，加入鹽酸稀溶液，升溫至80°c~90°C后進(jìn)行攪拌； (2)、攪拌后將混合物冷卻，通過過濾得到酸洗后的赤泥固體和濾液，然后對(duì)赤泥固體水洗； (3)、向所述(2)中的經(jīng)水洗的赤泥固體中加入還原劑，還原反應(yīng)完成后過濾，得到所述除砷復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用赤泥制備除砷復(fù)合材料的工藝，其特征在于，每IOg赤泥漿液配55-65ml濃度為lmol/L的鹽酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用赤泥制備除砷復(fù)合材料的工藝，其特征在于，所述還原劑為硼氫化鈉。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用赤泥制備除砷復(fù)合材料的工藝，其特征在于，每IOg赤泥漿液經(jīng)酸洗后得到的固體，用90-110ml濃度為lmol/L的硼氫化鈉溶液還原。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用赤泥制備除砷復(fù)合材料的工藝，其特征在于，所述步驟Cl)中攪拌的時(shí)間為30-40分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用赤泥制備除砷復(fù)合材料的工藝，其特征在于，還包括對(duì)所述步驟(3)中得到的除砷復(fù)合材料進(jìn)行水洗，水洗次數(shù)為2-4次。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用赤泥制備除砷復(fù)合材料的工藝，其特征在于，所述步驟(2)中的濾液可用于提 取金屬鋁。
【文檔編號(hào)】C02F1/58GK103880143SQ201410140102
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月9日
【發(fā)明者】鄭同華 申請(qǐng)人:北華源（北京）科技有限公司