[发明专利]一种腐植酸改性飞灰磁性材料的制备及油水分离方法

说明书

技术领域

发明属于环境与材料的交叉领域，具体涉及一种腐植酸改性飞灰磁性材料的制备及其用于油水分离的方法。 

背景技术

钢铁等冶金行业在生产过程中要排放大量的“三废”，其中产生的主要固体废弃物，包括粉尘和副产品，称为除尘灰或飞灰。我国每年生产8000万吨钢，如果按每生产1吨钢排放15公斤飞灰计算，那么飞灰的年排放量就达120万吨。这些堆积和飞扬的粉尘对厂区及周围的环境造成严重污染，对农田的生态环境也有很大的危害。如果能对飞灰合理地开发和利用，不但可以防止产生二次污染，有效地改善周边环境，而且还能变废为宝，将飞灰作为二次资源来利用。 

飞灰可被开发为多种产品，如建材产品、水处理化学品和冶金原料等。而利用飞灰制备水处理化学品成为高值化利用的方向之一，如将飞灰制备为水处理化学品（三氯化铁和聚合硫酸铁），这些产品具有良好的絮凝和吸附作用，是自来水、河水和工业废水的净化剂，效果较好，该产品无毒、腐蚀性小，广泛用于城市污水、工业废水、冶炼、造纸、化工、医药等行业。但这类型产品的生产工艺复杂，费用较高。而一般钢厂的飞灰中都含有较高的铁氧化合物含量，具有较大的磁性。直接利用飞灰的这种磁性，开发相关水处理产品，势必为解决飞灰利用问题的有效途径。 

磁吸附分离法是近些年发展起来的一种新型除油方法，具体来说就是使用具有较强吸附能力的磁性粒子捕获水体中乳化油滴，从而在磁性场的作用下达到快速分离的效果，该方法简单、易操作、处理水质好、出水稳定、设备占地少，水处理效果完全取决于磁性粒子的吸附性能。其最新研究进展体现在高效、经济磁性吸附剂的开发与应用。基于以上分析可以看出，如能合理利用炼钢厂除尘灰的磁性，通过理化改性等方法提高其吸附、分离废水中油类等污染物的性能，对于飞灰的高值化利用和水处理技术的开发具有较大的作用。而我国具有丰富的腐植酸资源，腐植酸分子具有较多的疏水和亲水基团，可通过吸附、络合等方式与水体中污染物结合。因此，腐植酸常可被开发为絮凝剂等水处理产品。基于这一特点，可将腐植酸的吸附、絮凝能力与磁性飞灰的磁分离能力相结合，通过简单的物理方法对飞灰表面进行腐植酸化改性，将其开发为油田污水处理过程中所应用的磁性吸附剂，提高其附加值，将具有较大的现实意义。 

发明内容

本发明目的在于，针对钢厂磁性飞灰的高值化利用和廉价磁分离水处理材料的开发问题，提供一种腐植酸改性飞灰磁性材料的制备及油水分离方法，该方法将工业废弃物——钢厂飞灰与腐植酸进行简单的物理化学处理，对飞灰的表面进行腐植酸改性，提高其吸附和絮凝水体中油滴等疏水性污染物的能力，从而将其投加到含油污水中，只需对投加改性飞灰的污水进行简单的搅拌，就可以借助磁性粒子表面修饰的腐植酸分子将水体中乳状油滴进行吸附或絮凝，从而使油滴聚合、磁化，结合磁分离达到水体除油的目的。 

本发明所述的一种腐植酸改性飞灰磁性材料的制备及油水分离方法，将工业废弃物—钢厂飞灰与腐植酸进行物理化学处理，对飞灰的表面进行腐植酸改性，具体操作按下列步骤进行： 

a、飞灰的纯化：先将飞灰磨成细粉状，采用永磁体或电磁铁对飞灰进行初选，选择带有磁性的粒子，将弱磁性或不具磁性的物质弃去，将初选后的飞灰进行清洗，直至清洗液接近中性为止，从而除去水溶性物质，清洗后的飞灰在温度60℃下烘干，待用；

b、腐植酸改性飞灰磁性材料的制备：将步骤a处理后的飞灰与腐植酸钠或腐植酸钾混合均匀，加入球磨机球磨处理1-6小时，收集产物，获得腐植酸改性飞灰磁性材料；

c、腐植酸改性飞灰磁性材料的后处理：将步骤b得到的腐植酸改性飞灰磁性材料与去离子水按质量比1:5混合、搅拌30分钟，1000rpm下离心5分钟，弃去上清液，收集沉淀物，重复3次，然后在温度50-80℃下烘干，待用； 

d、腐植酸改性飞灰磁性材料对含油污水处理性能的分析：将步骤c得到的腐植酸改性飞灰磁性材料50-300 g/L投加到含油污水50-150 mg/L中，然后加入聚合氯化铝0-1000 mg/L和聚合乙酰胺0.7 mg/L，对污水进行600rpm下搅拌30分钟，在外加磁场的作用下快速沉降，即可得到油水分离。

步骤a中所述的飞灰初选过程中磁体的磁场强度为2000-20000 Oe。 

步骤b中飞灰与腐植酸钠或腐植酸钾按质量比10:1-30:1。 

步骤d中所述的含油废水是油田废水、天然气田废水、机械加工废水或餐饮含油废水。