[发明专利]一种基于废弃煤矸石的吸附剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种基于废弃煤矸石的吸附剂及其制备方法和应用，属于固体废物资源化利用领域。本发明是利用在采煤过程和洗煤过程中排放的煤矸石经过烘干、粉碎后与碳酸钾按质量比5:1加水混合干燥，然后于600℃煅烧40min，再加热到850℃，煅烧50min，即可获得一种基于废弃煤矸石处理含Zn²⁺废水的新型吸附剂。本发明将废弃的煤矸石应用于含重金属Zn²⁺废水的处理中，制备简便，成本低廉，去除效率可达到92％左右。

技术领域

本发明涉及一种基于废弃煤矸石的，可高效去除工业废水中Zn²⁺的吸附剂，属于固体废物资源化利用领域。

背景技术

随着我国工业生产现代化水平的进步，生活废水和工业废水大量增多，重金属污染日趋严重。由于其非生物降解性，金属离子不断积累，沿食物链数量逐渐增加。因此他们的毒副作用在高营养级动物中表现更加明显，会引起神经机能失调，骨骼软化，胃脏功能衰竭，使动植物中毒。如何高效去除废水中的重金属是当前紧急的任务。

煤矸石是煤炭生产和加工过程中产生的固体废弃物，每年的排放量相当于当年煤炭产量的10％左右，目前已累计堆存30多亿吨，占地约1.2万公顷，是目前我国排放量最大的工业固体废弃物之一。我国煤炭系统现在每年还要排放出近1亿吨煤矸石。随着国民经济的发展，煤炭需求总量不断增加，煤矸石的产生量还会大幅增加，煤矸石对环境污染已成为我国煤炭行业最为突出的环境问题之一。煤矸石又是一种可供开发和利用的自然资源，必须依靠科技进步对煤矸石进行充分的资源化利用，变废为宝，减少煤矸石对环境所带来的危害。

煤矸石被称为低品味腐殖酸，腐殖酸中含有官能团、桥键，具有优异的吸附、交换、络合性能。煤矸石对水、土壤、大气中的污染物都具有很好的吸附性，也具有良好的应用前景，目前有关煤矸石作为吸附剂在重金属废水处理中的研究还未深入进行，处于试验阶段，并不十分成熟，而且有许多改性方法还较复杂。为此，要研究出一种制备工艺简单，成本便宜的吸附剂。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种充分利用废弃的煤矸石制备新型吸附剂，该新型吸附剂针对传统污水处理重金属离子去除率较低的问题，通过煤矸石中丰富的官能团、桥键的优异的吸附、交换、络合性能，对工业废水中的Zn²⁺进行吸附，同时废水中含有的其他组分(如有机物、无机盐类)都能与煤矸石发生作用，提高了污水中污染物质的去除率，具有较好的工业应用前景。

本发明的目的之二是提供一种基于废弃煤矸石的吸附剂的制备方法。

本发明的目的之三是提供基于废弃煤矸石的吸附剂在吸附工业废水中Zn²⁺中的应用。

本发明采用的技术方案是：一种基于废弃煤矸石的吸附剂，由煤矸石粉和碳酸钾制成。

优选的，上述的一种基于废弃煤矸石的吸附剂，按质量比，煤矸石粉:碳酸钾＝5:1。

上述的一种基于废弃煤矸石的吸附剂，所述的煤矸石粉中，按重量百分比，含有53～60％SiO₂，20～25％Al₂O₃，4～8％CaO，2～5％MgO，5～10％Fe₂O₃。

一种基于废弃煤矸石的吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

1)将煤矸石用蒸馏水冲洗2～3次，去除杂质，放入烘箱中，于55℃烘烤24h，粉碎，过200目筛，取筛下物为煤矸石粉。

2)取煤矸石粉和碳酸钾，加入适量水，混合均匀，于55℃烘烤24h。

3)将烘干后的混合物放于马弗炉中煅烧，得吸附剂。