[发明专利]一种粉煤灰改性材料及其制备方法及其在污泥热解过程中对重金属吸附的应用

说明书

本发明公开了一种粉煤灰改性材料，还公开了上述粉煤灰改性材料的制备方法，最后公开了上述粉煤灰改性材料在污泥热解过程中对重金属吸附方面的应用。本发明改性材料利用Na₂CO₃在高温下分解和碱性特点，破坏粉煤灰表面的烧结界面，同时挥发的CO₂气体可以给吸附材料表面提供孔道和增大比表面积，暴露出更多的吸附活性位点，有利于储存反应产物以及挥发性重金属进一步向材料内部渗透，增加反应效率，从而提高吸附材料的利用率；另外，碱性条件有利于Cl元素的吸收，阻止其和挥发性或半挥发性重金属的结合，从而抑制重金属氯化物的挥发。

技术领域

本发明涉及一种粉煤灰改性材料，还涉及上述粉煤灰改性材料的制备方法，最后涉及上述粉煤灰改性材料在污泥热解过程中对重金属吸附方面的应用，属于材料改性技术领域。

背景技术

人类活动的大量增加导致污水的量大幅增加，污泥的产生也急剧加快。污泥中含有大量的重金属元素，不及时处理会造成严重的二次污染。污泥的热解是常用的去除污泥中重金属的方法之一。但是热解过程中，挥发性和半挥发性重金属通常会形成氯化物，挥发到空气中污染空气，造成环境危害。因此亟待提高热解过程中对重金属的吸附固定能力。

在已有的相关报道中，通常是以高岭土、凹凸棒和石灰石等富含Si、Al元素的天然产物为原料，对其以适当改性，再加入到热解过程中，以对重金属进行吸附固化，也取得了不错的效果。但是这些材料吸附固化的过程多发生于吸附剂的表面，无法向吸附剂的内部渗透，造成吸附剂的利用率较低。因此提高吸附剂的利用率，是一个需要解决的问题。

粉煤灰中含有大量的氧化硅和氧化铝，是良好的两性物质，可以和重金属结合形成硅酸盐和铝酸盐，从而固定重金属。但是由于在高温下，粉煤灰表面会烧结，形成稳定的界面，不易与其它物质反应。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种粉煤灰改性材料，粉煤灰通过Na₂CO₃改性后，Na₂CO₃能够破坏粉煤灰表面的稳定结构，并让其释放出吸附位点，有利于吸附材料对重金属的吸附及反应，进而提高吸附材料的利用效率和吸附效率。

本发明还要解决的技术问题是提供上述粉煤灰改性材料的制备方法。

本发明最后要解决的技术问题是提供上述粉煤灰改性材料在污泥热解过程中对重金属吸附的应用。

技术方案：本发明通过以下技术方案实现：

一种粉煤灰改性材料，所述改性材料由Na₂CO₃与粉煤灰混合而成，在将Na₂CO₃与粉煤灰混合过程中，通过加入硅烷偶联剂或表面活性剂使得到的改性材料具有确定的形状。

其中，通过硅烷偶联剂或表面活性剂得到的改性材料的形状为饼状、块状或粒状。

上述粉煤灰改性材料的制备方法，所述制备方法具体包括如下步骤：

(1)分别称取粉煤灰和Na₂CO₃，混合后将其研磨均匀；

(2)往混合物料中滴加硅烷偶联剂或表面活性剂，得到具有确定形状的初始产物；

(3)最后将步骤(2)所得的初始产物烘干，获得最终的粉煤灰改性材料。

其中，步骤(1)中，所述粉煤灰与Na₂CO₃的混合质量比为4～9∶1。

其中，步骤(2)中，所述硅烷偶联剂为KH550；所述表面活性剂为CTAB。

其中，步骤(2)中，所述硅烷偶联剂或表面活性剂与混合物料的加入体积质量比为1∶1～3(mL/g)。