一種含砷的氧化物建筑材料的制備及砷脫附液的回收應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】一種含砷的氧化物建筑材料的制備及砷脫附液的回收應(yīng)用，它涉及無機非金屬材料制備和環(huán)境保護與修復(fù)【技術(shù)領(lǐng)域】，本發(fā)明通過吸收富集、惰性包覆和壓制燒結(jié)的工藝流程，可在實現(xiàn)砷脫附液的回收利用的基礎(chǔ)上，獲得一種含砷的多元氧化物材料，獲得的含砷氧化物材料可直接作為建筑材料，也可作為一種原料制備滿足不同需求的建筑材料，同時解決了砷脫附液難以富集、回收利用的難題，特別是含砷多元氧化物廢渣所帶來的砷二次污染難題。
【專利說明】一種含砷的氧化物建筑材料的制備及砷脫附液的回收應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無機非金屬材料制備和環(huán)境保護與修復(fù)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種含砷的氧化物建筑材料的制備及砷脫附液的回收應(yīng)用。
[0002]【背景技術(shù)】:
砷廣泛分布于大氣、水、土壤、巖石和生物體中。在自然水體中，溶解的砷，一般以無機砷酸鹽(AsO4 3-)、亞砷酸鹽(AsO3 3-)形式或以甲基化的砷化合物形式存在。目前，在許多國家和地區(qū)的地表水中發(fā)現(xiàn)了砷污染。在我國的內(nèi)蒙古、新疆、臺灣等地，飲水中含砷量在部分地區(qū)高達0.2-2.0mg/Lo
[0003]經(jīng)過吸附法或離子交換法凈化處理后，廢水可以實現(xiàn)達標(biāo)排放，但是為了經(jīng)濟層面以及材料的回收利用的考慮，需對吸附材料以及離子交換樹脂進行脫附再生，這時候就會產(chǎn)生高濃度的砷脫附液，砷脫附液如何安全、經(jīng)濟的處理以滿足社會和經(jīng)濟要求，已然成為一個需要妥善解決的問題。特別是如何在避免砷二次污染的前提下，實現(xiàn)變廢為寶，更是科研工作者需考慮的一個熱點研究方向。
[0004]堿性氧化物(氧化鈣、氧化鎂)可以吸收水溶液中的砷離子，以起到富集回收的目的。但是，含砷的廢料在600-850 ° C下氧化焙燒會使其中40%以上的砷揮發(fā)，造成二次污染，這就制約了含砷產(chǎn)品的開發(fā)。故采用簡單的吸收、富集+煅燒的工藝方法，很難保證含砷產(chǎn)物的化學(xué)穩(wěn)定性以及砷脫附液的無害處理。
[0005]如何研發(fā)一種回收、富集砷元素、適合工業(yè)推廣以及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的含砷氧化物材料，在實現(xiàn)砷脫附液的無害處理的前提下，實現(xiàn)變廢為寶，是無機非金屬材料制備和環(huán)境保護與修復(fù)【技術(shù)領(lǐng)域】的一個重要方向。

【背景技術(shù)】
[0006]參看圖1-圖6，本【具體實施方式】采用以下技術(shù)方案:堿性氧化物吸收富集脫附液中的砷離子之后，包覆惰性的氧化硅層，從而獲得穩(wěn)定的多元氧化物材料，將獲得的材料進行壓制、燒結(jié)處理得到最終的建筑材料。
[0007]所述含砷的氧化物建筑材料，所用的堿性氧化物可為氧化鈣、氧化鎂。
[0008]所述含砷的氧化物建筑材料，將吸收富集脫附液中的砷離子之后的沉淀通過包覆惰性的氧化硅層的方法，獲得性質(zhì)穩(wěn)定的多元氧化物材料。
[0009]所述含砷的氧化物建筑材料，將包覆惰性氧化硅層的多元氧化物材料通過簡單的壓制、燒結(jié)，可獲得強度40 MPa以上強度的建筑材料，可直接作為一種建筑材料，也可作為一種原料制備滿足不同需求的建筑材料。
[0010]所述含砷的氧化物建筑材料的制備及砷脫附液的回收應(yīng)用方法，通過吸收富集、惰性包覆、壓制燒結(jié)的工藝流程，可在實現(xiàn)砷脫附液的回收利用的基礎(chǔ)上，獲得一種含砷的多元氧化物建筑材料。
[0011]所述的含砷的氧化物建筑材料的制備及砷脫附液的回收應(yīng)用方法，其特征在于，具體制備過程如下:首先，將砷濃度為15-30 mg/L、pH值為10-12的砷脫附液,用氧化鈣或氧化鎂進行吸收、富集。吸收、富集過程采用的固液接觸方式可為攪拌混合或固定床接觸，富集時間為24-48 h。其次，按一定的溶液配比包覆惰性的氧化硅層，往7-9 wt%的氧化鈣或氧化鎂水懸浮液中依次加入4-6倍體積乙醇、1/3-1/2體積的氨水以及100:15體積的50-70%的正硅酸乙酯乙醇溶液，攪拌10-20 h，洗滌后在60-90 ° C下干燥6-12 h。最后，將獲得的多元氧化物粉末用不同長徑比的模具進行壓制，在800-1100 ° C燒結(jié)，獲得最終的塊狀建筑材料。
[0012]所述的含砷的氧化物建筑材料的制備及砷脫附液的回收應(yīng)用方法，其特征在于，砷元素的吸收、富集過程，每克堿性氧化物可固化1.2-2 mg的砷離子。
[0013]所述的含砷的氧化物建筑材料的制備及砷脫附液的回收應(yīng)用方法，其特征在于，該制備和砷回收利用過程，所采用的原料有:氧化鈣、氧化鎂、正硅酸乙酯、無水乙醇、氨水和二次去離子水。
[0014]所述的含砷的氧化物建筑材料的制備及砷脫附液的回收應(yīng)用方法，其特征在于，獲得的多元氧化物還可往其中加入其它氧化物組分，可得到鈣基、鎂基的建筑材料，或是作為一種原料混合其他原料，制備成水泥、玻璃等建筑材料。
[0015]本發(fā)明設(shè)計原理:堿性氧化物(氧化鈣、氧化鎂)可以吸收水溶液中的砷離子，以起到富集回收的目的。但是，含砷的廢料在600-850 ° C下氧化焙燒會使其中40%以上的砷揮發(fā)，造成二次污染。采用吸收富集、惰性包覆和壓制燒結(jié)的工藝流程，使得砷元素能夠穩(wěn)定的包裹在多元氧化物材料中，避免了砷元素的二次污染，同時得到鈣基、鎂基的多元氧化物建筑材料。
[0016]本發(fā)明具有以下有益效果:它通過吸收富集、惰性包覆和壓制燒結(jié)的工藝流程，可在實現(xiàn)砷脫附液的回收利用的基礎(chǔ)上，獲得一種含砷的多元氧化物材料，獲得的含砷氧化物材料可直接作為建筑材料，也可作為一種原料制備滿足不同需求的建筑材料，同時解決了砷脫附液難以富集、回收利用的難題，特別是含砷多元氧化物廢渣所帶來的砷二次污染難題。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
1、本發(fā)明采用吸收富集一惰性包覆——壓制燒結(jié)的工藝流程，操作簡便、可以獲得不同宏觀尺寸的最終建筑材料。
[0018]2、本發(fā)明實現(xiàn)了砷脫附液中砷離子的富集、回收，富集后的堿液還作為吸附劑或離子交換樹脂脫附的脫附液，減低了能耗與成本。
[0019]3、本發(fā)明采用氧化硅惰性包覆，避免了砷的二次污染，實現(xiàn)了真正意義上的變廢為寶。
[0020]4、本發(fā)明在實現(xiàn)砷脫附液的無害處理的基礎(chǔ)上，開發(fā)出具有商業(yè)價值的鈣基、鎂基建筑材料，可方便的在最后壓制燒結(jié)工藝添加多種聯(lián)結(jié)劑和其他氧化物成分，從而獲得具有不同力學(xué)性能的建筑材料，也可作為一種原料組分，添加進水泥制備、玻璃制備的原料體系中，獲得水泥、玻璃等建筑材料。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0021]本發(fā)明的目的是提供一種含砷的氧化物建筑材料的制備及砷脫附液的回收應(yīng)用，它通過吸收富集、惰性包覆和壓制燒結(jié)的工藝流程，可在實現(xiàn)砷脫附液的回收利用的基礎(chǔ)上，獲得一種含砷的多元氧化物材料，獲得的含砷氧化物材料可直接作為建筑材料，也可作為一種原料制備滿足不同需求的建筑材料，同時解決了砷脫附液難以富集、回收利用的難題，特別是含砷多元氧化物廢渣所帶來的砷二次污染難題。
[0022]為了解決【背景技術(shù)】所存在的問題，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案:堿性氧化物吸收富集脫附液中的砷離子之后，包覆惰性的氧化硅層，從而獲得穩(wěn)定的多元氧化物材料，將獲得的材料進行壓制、燒結(jié)處理得到最終的建筑材料。
[0023]所述含砷的氧化物建筑材料，所用的堿性氧化物可為氧化鈣、氧化鎂。
[0024]所述含砷的氧化物建筑材料，將吸收富集脫附液中的砷離子之后的沉淀通過包覆惰性的氧化硅層的方法，獲得性質(zhì)穩(wěn)定的多元氧化物材料。
[0025]所述含砷的氧化物建筑材料，將包覆惰性氧化硅層的多元氧化物材料通過簡單的壓制、燒結(jié)，可獲得強度40 MPa以上強度的建筑材料，可直接作為一種建筑材料，也可作為一種原料制備滿足不同需求的建筑材料。
[0026]所述含砷的氧化物建筑材料的制備及砷脫附液的回收應(yīng)用方法，通過吸收富集、惰性包覆、壓制燒結(jié)的工藝流程，可在實現(xiàn)砷脫附液的回收利用的基礎(chǔ)上，獲得一種含砷的多元氧化物建筑材料。
[0027]所述的含砷的氧化物建筑材料的制備及砷脫附液的回收應(yīng)用方法，具體制備過程如下:
首先，將砷濃度為15-30 mg/L、pH值為10-12的砷脫附液,用氧化鈣或氧化鎂進行吸收、富集。吸收、富集過程采用的固液接觸方式可為攪拌混合或固定床接觸，富集時間為24-48 h。其次，按一定的溶液配比包覆惰性的氧化硅層，往7-9 wt%的氧化鈣或氧化鎂水懸浮液中依次加入4-6倍體積乙醇、1/3-1/2體積的氨水以及100:15體積的50-70%的正硅酸乙酯乙醇溶液，攪拌10-20 h，洗滌后在60-90 ° C下干燥6-12 h。最后，將獲得的多元氧化物粉末用不同長徑比的模具進行壓制，在800-1100 ° C燒結(jié)，獲得最終的塊狀建筑材料。
[0028]所述的含砷的氧化物建筑材料的制備及砷脫附液的回收應(yīng)用方法，其特征在于，砷元素的吸收、富集過程，每克堿性氧化物可固化1.2-2 mg的砷離子。
[0029]所述的含砷的氧化物建筑材料的制備及砷脫附液的回收應(yīng)用方法，其特征在于，該制備和砷回收利用過程，所采用的原料有:氧化鈣、氧化鎂、正硅酸乙酯、無水乙醇、氨水和二次去離子水。
[0030]所述的含砷的氧化物建筑材料的制備及砷脫附液的回收應(yīng)用方法，其特征在于，獲得的多元氧化物還可往其中加入其它氧化物組分，可得到鈣基、鎂基的建筑材料，或是作為一種原料混合其他原料，制備成水泥、玻璃等建筑材料。
[0031]本發(fā)明設(shè)計原理:堿性氧化物(氧化鈣、氧化鎂)可以吸收水溶液中的砷離子，以起到富集回收的目的。但是，含砷的廢料在600-850 ° C下氧化焙燒會使其中40%以上的砷揮發(fā)，造成二次污染。采用吸收富集、惰性包覆和壓制燒結(jié)的工藝流程，使得砷元素能夠穩(wěn)定的包裹在多元氧化物材料中，避免了砷元素的二次污染，同時得到鈣基、鎂基的多元氧化物建筑材料。
[0032]本發(fā)明具有以下有益效果:它通過吸收富集、惰性包覆和壓制燒結(jié)的工藝流程，可在實現(xiàn)砷脫附液的回收利用的基礎(chǔ)上，獲得一種含砷的多元氧化物材料，獲得的含砷氧化物材料可直接作為建筑材料，也可作為一種原料制備滿足不同需求的建筑材料，同時解決了砷脫附液難以富集、回收利用的難題，特別是含砷多元氧化物廢渣所帶來的砷二次污染難題。
[0033]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1為本發(fā)明實施例1和2中砷脫附液富集、回收性能圖；
圖2為本發(fā)明實施例1中惰性包覆后粉末材料的TEM照片；
圖3為本發(fā)明實施例1中惰性包覆后粉末材料的EDS結(jié)果；
圖4為本發(fā)明實施例2中惰性包覆后的TEM照片；
圖5為本發(fā)明實施例2中惰性包覆后的高分辨TEM照片；
圖6為本發(fā)明實施例1和2中含砷的氧化物建筑材料的抗壓曲線。
【權(quán)利要求】
1.一種含砷的氧化物建筑材料的制備及砷脫附液的回收應(yīng)用，其特征在于堿性氧化物吸收富集脫附液中的砷離子之后，包覆惰性的氧化硅層，從而獲得穩(wěn)定的多元氧化物材料，將獲得的材料進行壓制、燒結(jié)處理得到最終的建筑材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含砷的氧化物建筑材料的制備及砷脫附液的回收應(yīng)用，其特征在于所述的含砷的氧化物建筑材料，所用的堿性氧化物可為氧化鈣、氧化鎂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含砷的氧化物建筑材料的制備及砷脫附液的回收應(yīng)用，其特征在于所述的含砷的氧化物建筑材料，將吸收富集脫附液中的砷離子之后的沉淀通過包覆惰性的氧化硅層的方法，獲得性質(zhì)穩(wěn)定的多元氧化物材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含砷的氧化物建筑材料的制備及砷脫附液的回收應(yīng)用，其特征在于所述的含砷的氧化物建筑材料，將包覆惰性氧化硅層的多元氧化物材料通過簡單的壓制、燒結(jié)，可獲得強度40 MPa以上強度的建筑材料，可直接作為一種建筑材料，也可作為一種原料制備滿足不同需求的建筑材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含砷的氧化物建筑材料的制備及砷脫附液的回收應(yīng)用，其特征在于通過吸收富集、惰性包覆、壓制燒結(jié)的工藝流程，可在實現(xiàn)砷脫附液的回收利用的基礎(chǔ)上，獲得一種含砷的多元氧化物建筑材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種含砷的氧化物建筑材料的制備及砷脫附液的回收應(yīng)用，其特征在于具體制備過程如下:首先將砷濃度為15-30 mg/L、pH值為10-12的砷脫附液，用氧化鈣或氧化鎂進 行吸收、富集，吸收、富集過程采用的固液接觸方式可為攪拌混合或固定床接觸，富集時間為24-48 h，其次，按一定的溶液配比包覆惰性的氧化硅層，往7-9被％的氧化鈣或氧化鎂水懸浮液中依次加入4-6倍體積乙醇、1/3-1/2體積的氨水以及100:15體積的50-70%的正硅酸乙酯乙醇溶液，攪拌10-20 h，洗滌后在60-90 ° C下干燥6_12 h，最后，將獲得的多元氧化物粉末用不同長徑比的模具進行壓制，在800-1100 ° C燒結(jié)，獲得最終的塊狀建筑材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種含砷的氧化物建筑材料的制備及砷脫附液的回收應(yīng)用，其特征在于砷元素的吸收、富集過程，每克堿性氧化物可固化1.2-2 mg的砷離子。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種含砷的氧化物建筑材料的制備及砷脫附液的回收應(yīng)用，其特征在于所述的該制備和砷回收利用過程，所采用的原料有:氧化鈣、氧化鎂、正硅酸乙酯、無水乙醇、氨水和二次去離子水。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種含砷的氧化物建筑材料的制備及砷脫附液的回收應(yīng)用，其特征在于所述的獲得的多元氧化物還可往其中加入其它氧化物組分，可得到鈣基、鎂基的建筑材料，或是作為一種原料混合其他原料，制備成水泥、玻璃等建筑材料。
【文檔編號】C04B30/00GK104072093SQ201410300120
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】李琦 申請人:張家港格林臺科環(huán)保設(shè)備有限公司