利用赤泥制备除砷复合材料的工艺

摘要

本发明公开了一种利用赤泥制备除砷复合材料的工艺，其特征在于，以赤泥为原料，包括如下步骤：（1）取赤泥浆液，加入盐酸稀溶液，升温至80℃～90℃后进行搅拌；（2）搅拌后将混合物冷却，通过过滤得到酸洗后的赤泥固体和滤液，然后对赤泥固体水洗；（3）向所述（2）中的经水洗的赤泥固体中加入还原剂，还原反应完成后过滤，得到所述除砷复合材料。该工艺以工业赤泥废渣为原料，节约环保，制备工艺方便快捷，有利于大规模生产，所得复合材料除砷效果优异。

权利要求

1.利用赤泥制备除砷复合材料的工艺，其特征在于，以赤泥为原料，包括如下步骤：(1)、取赤泥浆液，加入盐酸稀溶液，升温至80℃～90℃后进行搅拌；

(2)、搅拌后将混合物冷却，通过过滤得到酸洗后的赤泥固体和滤液，然后对赤泥固体水洗；

(3)、向所述(2)中的经水洗的赤泥固体中加入还原剂，还原反应完成后过滤，得到所述除砷复合材料；所述还原剂为硼氢化钠。

2.根据权利要求1所述的利用赤泥制备除砷复合材料的工艺，其特征在于，每10g赤泥浆液配55-65mL浓度为1mol/L的盐酸。

3.根据权利要求1所述的利用赤泥制备除砷复合材料的工艺，其特征在于，每10g赤泥浆液经酸洗后得到的固体，用90-110mL浓度为1mol/L的硼氢化钠溶液还原。

4.根据权利要求1所述的利用赤泥制备除砷复合材料的工艺，其特征在于，所述步骤(1)中搅拌的时间为30-40分钟。

5.根据权利要求1所述的利用赤泥制备除砷复合材料的工艺，其特征在于，还包括对所述步骤(3)中得到的除砷复合材料进行水洗，水洗次数为2-4次。

6.根据权利要求1所述的利用赤泥制备除砷复合材料的工艺，其特征在于，所述步骤(2)中的滤液可用于提取金属铝。

说明书

利用赤泥制备除砷复合材料的工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及材料工程领域，特别是一种利用工业赤泥废渣制备除砷复合材料的工艺。

背景技术

[0002] 砷及其化合物是工业废水中的主要污染物之一，砷急性中毒的表现症状为可有恶心、呕吐、口中金属味、腹剧痛、等，较重者会产生头晕、腓肠肌痉挛、发绀以至休克，严重者出现中枢神经麻痹症状，四肢疼痛性痉挛、意识消失等。

[0003] 赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，一般平均每生产1吨氧化铝，附带产生1.0～2.0吨赤泥。中国作为世界第4大氧化铝生产国，每年排放的赤泥高达数百万吨。大量的赤泥不能充分有效的利用，只能依靠大面积的堆场堆放，占用了大量土地，也对环境造成了严重的污染。安全存放大量的赤泥具有很大的挑战性。2010年匈牙利发生的导致10人死亡的赤泥泄露事故体现了安全处理赤泥的难度。现有的利用赤泥去除砷的技术是采用赤泥中的氧化铁/二氧化硅作为复合材料，其工作机理主要是活化赤泥表面实现对砷离子吸附，这一技术没有涉及砷离子的氧化还原反应，吸附效率不高。而且面临不同pH条件下砷离子重新脱附的风险。

[0004] 除去砷的另一种技术是通过纳米零价铁颗粒治理，该技术主要是通过砷离子与零价铁的氧化还原反应提高砷的治理效率。氧化或还原的金属砷或五价砷沉淀到铁颗粒上，降低了砷脱附的风险。但是铁具有铁磁性，在没有载体的情况下纳米铁颗粒会发生聚集，降低反应比表面积，从而降低砷的治理效率。此外在现有技术中，需要购买铁盐等原材料，纳米铁颗粒的制备成本都比较高，不利于其在除砷领域当中的推广和应用。

发明内容

[0005] 针对上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种利用工业赤泥废渣制备除砷复合材料的工艺，该工艺以工业赤泥废渣为原料，节约环保，制备工艺方便快捷，有利于大规模生产，所得复合材料除砷效果优异。

[0006] 本发明提供的利用赤泥制备除砷复合材料的工艺，是以赤泥为原料，包括如下步骤：

[0007] （1）、取赤泥浆液，加入盐酸稀溶液，升温至80℃～90℃后进行搅拌；

[0008] （2）、搅拌后将混合物冷却，通过过滤得到酸洗后的赤泥固体和滤液，然后对赤泥固体水洗后再次过滤；

[0009] （3）、向所述（2）中的经水洗的赤泥固体中加入还原剂，还原反应完成后过滤，得到所述除砷复合材料。

[0010] 优选地，每10g赤泥浆液配55-65ml浓度为1mol/L的盐酸。

[0011] 优选地，所述还原剂为硼氢化钠。

[0012] 优选地，每10g赤泥浆液经酸洗后得到的固体，用90-110ml浓度为1mol/L的硼氢化钠溶液还原。

[0013] 优选地，所述步骤（1）中搅拌的时间为30-40分钟。

[0014] 优选地，本工艺还包括对所述步骤（3）中得到的除砷复合材料进行水洗，水洗次数为2-4次。

[0015] 优选地，所述步骤（2）中的滤液可用于提取金属铝。

[0016] 本发明提供的利用赤泥制备除砷复合材料的工艺，具有如下有益效果：

[0017] （1）、活化和还原赤泥中的氧化铁得到零价铁颗粒，制得的纳米零价铁颗粒负载到赤泥中的二氧化硅上，避免无载体情况下纳米铁颗粒聚集，在保持赤泥和纳米铁颗粒的比表面积的同时，通过砷离子与二氧化硅载体里纳米零价铁颗粒的氧化还原反应以提高砷的治理效率，使得赤泥中的各成分得到综合、协调的利用。

[0018] （2）、利用工业赤泥废渣为原料，变废为宝，降低赤泥污染，一举多得。

[0019] （3）、赤泥经酸洗后的滤液中富含铝等轻金属元素，可以从中提取金属铝，使酸洗废液得到了回收利用，经济环保。

[0020] （4）工艺快捷高效，成本低，有利于规模化生产、推广和应用。

具体实施方式

[0021] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

[0022] 实施例1

[0023] 酸洗：取出37%盐酸10毫升，加110毫升蒸馏水稀释至3%溶液（1摩尔/升）。取出赤泥浆液10克，加60毫升3%的盐酸稀溶液，加蒸馏水至500毫升，加热至90度，充分搅拌30分钟后冷却至室温。通过过滤分离出赤泥固体和滤液。分离出的滤液取放入500毫升的容器中冷却至室温待用。分离出的赤泥固体用蒸馏水洗三遍，过滤后待用。

[0024] 还原：取出硼氢化钠3.8克，加100毫升蒸馏水稀释至38克/升溶液（1摩尔/升）。在上步的分离出的待用赤泥固体中，加50毫升1摩尔/升的硼氢化钠溶液还原固体中的铁。过滤后分离出固体和液体，分离出的固体用蒸馏水洗三遍，即得到纳米氧化铁颗粒负载于二氧化硅上的除砷复合材料5g。

[0025] 试验例1.成分及颗粒形态检测

[0026] 实施例1中SEM试验显示赤泥颗粒为微米级颗粒，EDS分析表明赤泥主要成分是铁、铝、硅、钠和钛。经过盐酸洗涤后，大多数铝和钠析出赤泥，铝厂可以回收这些析出液增加铝的产量，具体回收和提取方法为本领域技术人员所公知，本申请中不再赘述。酸洗后赤泥的主要成分是铁、硅和钛。硼氢化钠可以还原赤泥中的氧化铁制备零价铁，得到纳米零价铁/二氧化硅复合材料。

[0027] 试验例2.复合材料除砷试验

[0028] 取50毫升的干净离心管，加入36毫升蒸馏水和9毫升的偏砷酸(NaAsO2)标准液制备35ppm偏砷酸钠溶液。标号为样品A0作为标准样。

[0029] 实施例1中最后得到的待用除砷复合材料，加入36毫升蒸馏水得赤泥水混合物中，再加入9毫升偏砷酸钠(NaAsO2)溶液制备35ppm偏砷酸钠溶液和除砷复合材料的混合物，标号为样品A1。样品A0,A1放到回转器上摇晃。