[发明专利]以油页岩为原料制备活性炭-硅铝酸盐复合吸附剂的方法

说明书

技术领域

本发明属于化工技术领域，特别涉及一种以油页岩为原料制备活性炭-硅铝酸盐复合吸附剂的方法。

背景技术

我国水资源十分短缺，并且随着城市人口的增长和工农业的发展，还伴随着日益严重的饮用水资源环境污染问题，我国的用水问题更加紧张。自上世纪80年代以来，我国水体污染在不断扩大，1980年我国污水排放量为3.04×10¹⁰m³，其中工业污水2.34×10¹⁰m³，占77％；城镇生活污水为7.0×10⁹m³，占23％。1989年全国污水排放量为3.53×10¹⁰m³，1997年全国污水排放量为5.84×10¹⁰m³，大约每天排放1.5×10⁸m³，其中工业废水约占80％。所排放的污水中有三分之一以上的工业废水和90％以上的生活污水未经处理就直接排入水体，造成水源，特别是地表水污染。水资源的污染主要可以分为重金属离子废水和有机废水污染两种类型。其中重金属离子废水主要来源于表面处理、电镀、冶炼、选矿等工业过程，有机废水主要来源于纺织、皮革、造纸和印刷等工业过程。重金属离子废水和有机废水的存在，已经严重污染了环境，如何有效地治理环境污染，早已成为全世界科学家关注的话题。传统的水处理方法有物理法、化学法和生物法。物理吸附能够快速去除水中的大量污染物，并且具有一定的可再生性，早已被人们广泛地应用于水污染治理中。众多的吸附剂中活性炭是最常用的吸附剂，具有发达的细孔结构和巨大的比表面积，对水中溶解性有机物有较强的去除效果，并且具有一定的强度，所以活性碳吸附技术是城市污水和工业废水深度处理必不可少的手段，但是由于传统的活性炭成本高并且主要对有机物吸附效率高，而限制了其应用和发展。分子筛是一类具有骨架结构的铝硅酸盐。在它的骨架空间结构中充满了开放性孔道与空穴。分子筛具有400～800m²/g的巨大比表面积，且分子筛构架上的平衡阳离子与构架结合得不紧密，极易与水溶液中的阳离子发生交换作用，因而分子筛具有良好的吸附交换性能，可用于处理含重金属的废水。

油页岩主要由有机质和无机矿物质构成，有机质是不溶于普通有机溶剂的成油物质-干酪根(Kerogen)，俗称“油母”，所以油页岩又称“油母页岩”。我国油页岩为第II类油页岩，即C/H含量较高，是制备活性炭的很好原料。我国油页岩造岩矿物质是硅铝酸盐黏土类，是制备沸石和分子筛的良好原料。我国具有丰富的油页岩资源，主要集中分布在吉林桦甸、农安，广东茂名，辽宁抚顺等地区，开发油页岩的新用途，对于油页岩的开发具有重要的促进意义；目前这方面的研究仍较少。

发明内容

针对以上技术问题，本发明的目的是一种以油页岩为原料制备活性炭-硅铝酸盐复合吸附剂的方法。

本发明的方法包括以下步骤：

1、无机酸处理：将粒度为0.05～0.5mm油页岩粉末与无机酸混合液混合，混合比例按油页岩粉末和无机酸混合液的重量比为油页岩粉末∶无机酸混合液＝1∶1～50，优选混合比例为油页岩粉末∶无机酸混合液＝1∶1～20；混合后加热搅拌，加热温度范围为30～300℃，优选温度范围为100～200℃，搅拌速度为100～300rpm，加热过程中有气泡逸出；当混合物料中没有气泡逸出时，此时物料温度开始下降，并且开始固化，停止加热和搅拌，冷却至室温，过滤水洗至滤液pH值为5～7，干燥去除水分，获得酸处理油页岩。该酸处理油页岩中含有活性碳成分。

其中无机酸混合溶液由浓度为98wt％硝酸与浓度为98wt％硫酸混合配制，硝酸和硫酸的比例按体积比为硝酸∶硫酸＝1∶1～100，优选比例为硝酸∶硫酸＝1∶5～20。

油页岩粉末的获得方法为：将普通油页岩经物理破碎后选出粒度为0.5～0.05mm的部分。

2、活化反应：将获得的酸处理油页岩与NaOH溶液混合，混合比例按每g酸处理油页岩加入1～10mLNaOH溶液，优选混合比例为每g酸处理油页岩中加入1～5mLNaOH溶液；将混合物搅拌0.5～10h，优选搅拌时间为1～8h，搅拌速度为100～300rpm；搅拌后静置8～16h；静置后在密闭条件下加热至100～120℃，保温6～18h，完成活化反应。反应结束后冷却至室温，过滤水洗至滤液pH值为7～9，干燥去除水分，获得活性炭-硅铝酸盐复合吸附剂。