赤泥質多孔陶瓷材料的制備及對重金屬Cr(Ⅵ)吸附的研究.pdf

1、赤泥是在制鋁工業(yè)提取氧化鋁過程中排出的具有污染性的廢渣,如何安全而有效的將赤泥資源化再利用,成為了環(huán)保領域的研究重點和熱點。本研究以拜耳法赤泥為主要原料輔以粉煤灰等工業(yè)固體廢棄物制備赤泥質多孔陶瓷材料,通過XRD、XRFA、TG-DSC、SEM及ICP-MS等技術手段對原材料的化學組成、物相組成、高溫特性、微觀結構及重金屬浸出等方面進行分析,以氣孔率、吸水率、體積密度等指標評價赤泥質陶瓷的物理性能,以耐酸耐堿性為指標考察了陶瓷的化學穩(wěn)定

2、性。通過壓汞儀(MIP)分析了焙燒過程中多孔陶瓷內部孔徑分布規(guī)律。采用成孔劑石墨和白云石對多孔陶瓷氣孔率進行調控,分析了其成孔機理。以赤泥質多孔陶瓷為載體負載 Fe(Ⅲ)-殼聚糖金屬配合物(Fe-CST),制備新型吸附材料(Fe-CRMC),研究其對水中Cr(Ⅵ)的吸附和脫附再生性能。研究獲得的結論如下:
　　(1)赤泥的礦物組成較復雜,其主要化學成分為 Fe2O3,并不適宜單獨制備多孔陶瓷;赤泥具有10.97％的燒失量,其內部的

3、水合礦物質及方解石等能在高溫下分解產生氣體,形成多孔結構。
　　(2)研究了骨料配方和熱工制度對赤泥質多孔陶瓷性能的影響。在最佳熱工制度下,即預燒溫度400℃,預燒保溫時間20min,焙燒溫度1140℃,焙燒保溫時間40min,制備的骨架配方B6赤泥質多孔陶瓷(拜耳法赤泥添加量60wt%,粉煤灰添加量25wt%,坭興陶土添加量10wt%,添加劑添加量5%),其顯氣孔率為29.87%,吸水率為8.79%,體積密度為1.57 g·cm

4、-3,耐酸性98.99%,耐堿性97.65%。。
　　(3)在最佳熱工制度下,添加高溫成孔劑石墨和白云石對多孔陶瓷的氣孔率進行調控。當典型配方GB-4石墨的添加量為20wt%時,多孔陶瓷的顯氣孔率為55.24%,吸水率為36.73%,體積密度為1.36g·cm-3,化學穩(wěn)定性表現為耐堿性是97.6%,耐酸性是93.5%。當典型配方DB-4白云石的添加量為20wt%時,樣品的顯氣孔率為43.69%,吸水率為36.24%,體積密度為1

5、.73g·cm-3,化學穩(wěn)定性表現為耐堿性是98.8%,耐酸性是81.4%。
　　(4)未改性的骨架配方B6、GB-4和DB-4,自身均具有一定的吸附能力,其中添加石墨20%的GB-4對Cr(Ⅵ)的吸附效果更為顯著,GB-4在經0.01 mol·L-1的Fe-CTS負載改性后,制備的Fe-CRMC對水中Cr(Ⅵ)的去除率提高由28.38%提高至84.25%。
　　(5)Fe-CRMC對水中Cr(Ⅵ)具有較好吸附與脫附再生性能