专利名称：一种利用烟气脱硫废渣制备复合式絮凝剂的方法
技术领域：
本发明属于烟气脱硫废渣回收利用领域和絮凝剂制备领域，涉及一种利用烟气脱硫废渣制备复合式絮凝剂的方法。
背景技术：
烟气脱硫废渣来自燃煤电厂烟气脱硫副产物，主要成分为硅藻土、亚硫酸镁等。烟气脱硫废渣可再生并生产硫酸，但煅烧工艺较复杂，总体运行费用高；或将其直接用于肥料，但镁含量低、产品附加值较低；或直接外排，会导致污染。因此，如何有效利用烟气脱硫废渣并获得较高的社会效益和经济效益是亟待解决的问题。烟气脱硫废渣的主要组成硅藻土呈现形态迥异的各种藻体形状，硅藻颗粒细小约为0. 001 0. 5mm，藻体内外表面分布着众多纳米级微孔，孔隙度达90 92%，孔体积为 1. 0 1. 4mL/g,比表面积达20 70m2/g，具有极强的物理吸附性能和离子交换性能，可用作废水处理剂、污染净化絮凝剂等。专利号为200410046302. 9的中国发明专利公开了一种利用工业废渣一步合成无机高分子絮凝剂硫酸铝铁的工艺，以工业废渣为主剂，粉煤灰为助剂，采用一步合成法合成无机高分子絮凝剂(聚合硫酸铝铁)；在合成过程中，硫酸或硫酸、盐酸的等体积混合酸， so ioocrc搅拌下浸泡原料一昼夜，抽滤后作为添加助剂；具体步骤如下
A选用工业废渣为原料，包括钢厂废渣、铝厂废渣、电厂静电除尘器粉煤灰、硫酸厂废渣，以及含有铁盐和铝盐的物料；
B预反应将物料钢厂废渣、铝厂废渣、电厂静电除尘器粉煤灰、高岭土之一 IOOg置于三口瓶中，加入100g，边搅拌边缓慢加入65mL的浓硫酸，升温到60 80°C，预反应15 25 小时，使物料中的铁充分溶于液相中；
C聚合反应升温至90 120°C，聚合反应2 6小时，取反应物测铁和亚铁含量，视亚铁离子多少决定加催化氧化剂及加入量；并缓慢添加增聚集，以增加产物的盐基度； D再反应降温至85 110°C，加入助剂，反应10 15小时； E保持反应降温至65 85°C，保持1 3小时；静置过夜，产物分液体和固体渣两层， 上层即为产品_红褐色的PAFS溶液；OH/Fe+Al摩尔比超过1. 5的产品放置数小时变成黄绿色溶胶。上述技术方案不仅耗时较长，而且得到的无机絮凝剂；相对而言，有机_无机复合型絮凝剂性能更好，有机_无机复合型絮凝剂是由无机_有机复合絮凝剂的复配发展而来的新型絮凝剂，兼具无机、有机的双重优点，而又避免了各自的不足，使净水效果得到高度发挥。有机高分子絮凝剂的加入一方面加强了无机高分子絮凝剂的吸附架桥能力，使得絮凝剂的絮凝速度加快，体积更大，沉降性能更好。另一方面絮凝的有效范围会变宽，从而减少絮凝剂的投量，降低处理成本。国内外通过对其研究都取得了很好的效果，使絮凝剂的性能得到了极大的提高。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种利用烟气脱硫废渣制备复合式絮凝剂的方法。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是一种利用烟气脱硫废渣制备复合式絮凝剂的方法，包括以下步骤
(1)将粒径为600 1500目的烟气脱硫废渣、引发剂和单体分散，溶解于纯水中，搅拌下抽真空以除去烟气脱硫废渣中的空气，继续搅拌1 2h，得到分散液A ；其中，烟气脱硫废渣浓度为1 7g/L，引发剂浓度为4. 4 6. 5 mmol/L，单体浓度为0. 35 0. 55 mol/L ； 所述引发剂选自过硫酸钾、过硫酸铵中的一种；所述单体选自丙烯酰胺、丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯或甲基丙烯酸二甲氨基乙酯盐酸盐中的一种；
(2)将分散液A加热至55 65°C，反应2 6小时，得到分散液B；
(3)将分散液B过滤，水洗固相，干燥，粉碎后得到所述复合式絮凝剂。上述技术方案中，所述烟气脱硫废渣来自燃煤电厂烟气脱硫副产物，主要成分为 60 70 wt%的硅藻土，并且硅藻土的粒径为0. 001 0. 5mm,藻体内外表面分布着100 200纳米级微孔，孔隙度达90 92%。上述技术方案中，步骤(3)中所述干燥的步骤具体为60 80°C下干燥12 24h。上述技术方案中，以硅藻土为中心，在其内部和表面连接上有机聚合物，从而形成复合絮凝剂，所得产品的粒径为0. 002 0. 7mm，无机物和有机物的质量百分比约为1 5 100。由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点
1.本发明利用氧化镁烟气脱硫副产物生产复合式絮凝剂，具有较高附加值，原料成本大大低于市场上同类产品，具有良好的市场竞争能力和社会、生态环境效益。
图1为实施例中制备复合式絮凝剂的流程示意图； 图2为实施例中复合式絮凝剂的结构示意图3为实施例中烟气脱硫废渣的元素分析图； 图4为实施例中烟气脱硫废渣的粒径分布图； 图5为实施例一中烟气脱硫废渣和复合式絮凝剂的扫描电镜图； 图6为实施例一中复合式絮凝剂的红外光谱图； 图7为实施例二中复合式絮凝剂的红外光谱图。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述 实施例一参见附图1所示步骤制备复合式絮凝剂
(1)将粒度度为600目的烟气脱硫废渣(其元素分析图如图3所示，粒径分布图如图 4)、引发剂和单体分散、溶解于纯水中，搅拌下抽真空30min，继续搅拌2h，得到分散液A ；其中，烟气脱硫废渣浓度为化/1，引发剂浓度为4.4 mmol/L，单体浓度为0.35mol/L;所述引发剂为过硫酸钾，所述单体为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯。(2)将分散液A加热至65°C，反应4小时，得到分散液B。
(3)将分散液B过滤，水洗，70°C下干燥14h，粉碎后得到复合式絮凝剂。对所述复合式絮凝剂进行分析，得IR谱图(图6)，表明，复合式絮凝剂在1732CHT1 处有明显的>c=o特征吸收峰，在1022CHT1处有N-H振动，这证明甲基丙烯酸二甲氨基乙酯聚合物存在。复合式絮凝剂是在充分水洗后得到的，在水中溶胀但不溶解，而聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯可溶于水，这证明聚合物链接在不溶性无机硅藻土上。所述复合式絮凝剂的结构示意图如图2所示，并且，其中的有机聚合物为聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯。对烟气脱硫废渣和复合式絮凝剂进行扫描电镜，得图5，可见复合式絮凝剂确实是在烟气脱硫废渣表面连接了有机物。实施例二 参见附图1所示步骤制备复合式絮凝剂
(1)将细度为600目的烟气脱硫废渣(其元素分析图如图3所示)、引发剂和单体分散、 溶解于纯水中，搅拌下抽真空30min，继续搅拌2h，得到分散液A。其中，烟气脱硫废渣浓度为5 g/L，引发剂浓度为6. 5mmol/L，单体浓度为0. 5mol/L。所述引发剂为过硫酸铵，所述单体为丙烯酰胺。(2)将分散液A加热至60°C，反应4小时，得到分散液B。(3)将分散液B过滤，水洗，80°C下干燥12h，粉碎后得到复合式絮凝剂。对所述复合式絮凝剂进行分析，得IR谱图(图7)，表明，复合式絮凝剂在3300， 3175,1018cm-1 处有 N-H 振动，在 3395 cnT1 处有 O-H 振动，在 2924，1454，1410，1354，933， 763CHT1 处有 C-H 振动，在 1620，1153，1080cm-1 处为 C_0，C_C 振动；在 1674 cnT1 处为> C=O 吸收峰。这证实生成了聚丙烯酰胺。复合式絮凝剂是在充分水洗后得到的，在水中溶胀但不溶解，而聚丙烯酰胺可溶于水，这证明聚合物链接在不溶性无机硅藻土上。所述复合式絮凝剂的结构示意图如图2所示，并且，其中的有机聚合物为聚丙烯酰胺。实施例三，实施例一所得复合式絮凝剂吸附原水中腐殖酸的应用采用静态吸附方法来处理水中腐殖酸。用腐殖酸和0. lmol/L NaOH热溶液(60°C左右)配制HA母液。在洗涤、干燥过的 250mL锥形瓶中，加入一定量的HA母液和一级超纯水，混合均勻，配制成10mg/LHA溶液。在流化床中通过搅拌使复合式絮凝剂悬浮在原水中以吸附原水中的腐殖酸，吸附饱和后与原水分离；将溶液用0.45μπι滤膜过滤后，测定滤液中HA浓度，同时做空白(不加复合式絮凝剂)实验，根据吸附前后HA浓度的变化计算吸附量。HA浓度采用UV254法测定。仪器为 UV-7504紫外-可见分光光度计，波长为254nm，测定温度为室温。其中，复合式絮凝剂的用量为广3g/L，吸附过程中，温度为15 35°C，腐殖酸初始浓度为5 150 mg/L，溶液pH=5 9， 吸附时间为6(Tl40 min。复合式絮凝剂对水中HA的去除率可达到95%以上。实施例四，实施例一所得复合式絮凝剂吸附水中重金属的应用采用静态吸附方法来处理水中重金属。称取0. Ig复合式絮凝剂，加入20ml去离子水，浸泡lOmin，抽滤出多余的水，用 100 ml 0. 025 mol/L的金属离子溶液浸泡lh，去离子水洗涤后液体检测金属离子浓度小于 1 mg/L;后用1 mol/L的盐酸充分洗涤复合式絮凝剂，收集盐酸滤液，用HITACHI 180-80 原子吸收分光光度计检测盐酸滤液金属离子浓度(μ g/ml)求出离子吸附量(mmol/g) =滤液体积(ml) X检测盐酸滤液金属离子浓度(μ g/ml) X0. 01+该金属原子量(g/mol)。
实验表明，复合式絮凝剂对Cu2+的吸附量可达到9. 5mmol/g。
权利要求
1.一种利用烟气脱硫废渣制备复合式絮凝剂的方法，其特征在于，包括以下步骤(1)将粒径为600 1500目的烟气脱硫废渣、引发剂和单体分散，溶解于纯水中，搅拌下抽真空以除去烟气脱硫废渣中的空气，继续搅拌1 2h，得到分散液A ；其中，烟气脱硫废渣浓度为1 7g/L，引发剂浓度为4. 4 6. 5 mmol/L，单体浓度为0. 35 0. 55 mol/L ； 所述引发剂选自过硫酸钾、过硫酸铵中的一种；所述单体选自丙烯酰胺、丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯或甲基丙烯酸二甲氨基乙酯盐酸盐中的一种；(2)将分散液A加热至55 65°C，反应2 6小时，得到分散液B；(3)将分散液B过滤，水洗固相，干燥，粉碎后得到所述复合式絮凝剂。
2.采用权利要求1所述的利用烟气脱硫废渣制备复合式絮凝剂的方法制备得到的复合式絮凝剂，其特征在于，所述复合式絮凝剂粒径为0. 002 0. 7mm，无机物和有机物的质量百分比约为1 5 100。
全文摘要
本发明公开了一种利用烟气脱硫废渣制备复合式絮凝剂的方法，包括以下步骤(1)将细度为600～1500目的烟气脱硫废渣、引发剂和单体分散，溶解于纯水中，搅拌下抽真空以除去烟气脱硫废渣中的空气，继续搅拌1～2h，得到分散液A；所述单体选自丙烯酰胺、丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯或甲基丙烯酸二甲氨基乙酯盐酸盐中的一种；(2)将分散液A加热至55～65℃，反应2～6小时，得到分散液B；(3)将分散液B过滤，水洗固相，60～80℃下干燥12～24h，粉碎后得到所述复合式絮凝剂。本发明利用氧化镁烟气脱硫副产物生产复合式絮凝剂，具有较高附加值，原料成本大大低于市场上同类产品，具有良好的市场竞争能力和社会、生态环境效益。
文档编号C02F1/52GK102328978SQ20111017305
公开日2012年1月25日 申请日期2011年6月24日 优先权日2011年6月24日
发明者董延茂, 赵丹 申请人:苏州科技学院