一种零价铁包覆竹炭基多孔陶粒及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种零价铁包覆竹炭基多孔陶粒及其制备方法和应用，以α-Al2O3粉料为陶粒主体骨料，粘土及膨润土为副骨料，表面活化处理后的竹屑为竹炭制备材料与造孔剂进行联用制孔，无需添加烧结助剂或粘结剂，在400~600℃下采用分级烧结一次性成型得到竹炭基多孔陶粒，然后通过包覆材料的还原包覆过程，制得零价铁包覆竹炭基多孔陶粒产品，其为深黑色小球，粒径为2~10mm，内部呈多孔蜂窝球状结构，表面孔径为15~25μm，吸水率为20~35%，比表面积为40～60m2/g。本发明的方法原料环保易得，制备工艺简单、节能，处理污染物多样，适合用于烟道气、重金属废水、含酚废水、乳化油废水、印钞及印染废水等生物难降解废水的处理。
【专利说明】一种零价铁包覆竹炭基多孔陶粒及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于精细化工和环境友好材料领域，具体涉及一种用于废气和废水处理的 包覆型竹炭多孔陶粒及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 竹粉不仅是常用的填充助剂，更是许多产品的原材料，其适用行业十分广泛，可作 为竹塑制品、皮革、服装、造纸、室外装饰材料、建筑材料等多种产品的原料。每一件竹制产 品经过造型、打磨等工序，都会产生大量的竹屑和竹粉。竹屑干物质含量中的纤维素、半纤 维素含量均高于杂木屑，木质素含量亦超过杂木屑。木材资源再生速度缓慢，耗时长，价格 也相对较高，将废旧竹屑等生物质资源再生利用是解决木材资源短缺问题的有力途径。
[0003] 陶瓷材料因其自身的优异性能常用于污染物处理研究，在用做过滤、吸附、催化材 料和催化剂载体以及轻质部件和绝热材料时，陶瓷材料应具有较高的气孔率。但普通陶瓷 材料内部较多的气孔结构会降低自身的力学性能，因此如何制备具有较高气孔率的陶瓷产 品成为研究多孔材料的主要方向。近年来，人们通过控制气孔的尺寸、数量、形貌、位置等结 构参数将陶瓷材料耐高温、耐腐蚀、耐磨损、生物相容性等性能和气孔材料的密度低、热绝 缘性、高比表面积、高渗透性等特性的有效结合，使得多孔陶瓷广泛应用于水环境、大气环 境污染处理方面。
[0004] 多孔陶瓷最具代表性的应用之一是用于流体中颗粒物的过滤和分离。多孔陶瓷过 滤器在柴油发动机中用于捕集尾气中的颗粒物，称为柴油颗粒过滤器（DPF)。由于柴油发动 机的燃烧效率高，二氧化碳排放量低，市场前景广阔，因此对柴油微粒过滤器的市场需求量 也逐年增加。在水处理领域，陶粒过滤材料可应用于生活饮用水处理、工厂工艺用水制备、 工业循环水净化及工业污水和城市生活废水处理等。如采用硅藻土质陶粒滤芯进行家庭生 活饮用水净化，具有独特的除菌和再生性能，目前已在中国、韩国、美国、英国、日本和中国 台湾等得到大量开发和应用。在工业污水处理方面，陶粒膜过滤装置用于乳化油废水处理、 印钞及印染废水处理，不仅可以保证废水达标排放或回用，而且还可大大降低处理成本。
[0005] 零价铁因其优异的吸附能力而在重金属类废水(如砷、铬等）处理中受到广泛重 视。零价铁的制备机理：Fe 2+ + 6H20 + 2BH4_ - Fe°丨+ 7H2丨+ 2B(0H)3，但粉末状的零 价铁颗粒易失活和凝聚，难以回收和重复利用，而且处理后需要固液分离，进一步增加了处 理成本。如果把零价铁负载于氧化铝、氧化硅、沸石和活性炭等载体上，不但可以保持材料 的固有特性而且可以增强其稳定性，同时适用于反应器操作。将高活性的零价铁有效地负 载于载体上，提高其活性和稳定性，用于环境污染物的处理，是今后多孔吸附材料在环境领 域的发展方向之一。
[0006] 但在实际生产中，不少包覆型竹炭基多孔陶粒制备工艺不完善，骨料成分配比不 合理，使制得的多孔陶粒球体抗压强度不够、耐酸耐碱性能不强；前期对竹屑预处理效果不 佳导致陶粒烧结所需温度达到80(Tl30(rC，制备过程能耗较大；制备的多孔陶粒产品包覆 后处理污染物单一或处理效率较低等。因此急需一种包覆型竹炭多孔陶粒的制备方法的出 现，用于制备适于处理废气废水中不同类型污染物，具有良好的物理强度，且能适应强酸强 碱等处理环境的包覆型竹炭基多孔陶粒，便于推广。故本发明制备的零价铁包覆竹炭基多 孔陶粒，不仅制备工艺简单，生产能耗成本低，使用环境适应性强，处理污染物多样、能促进 废旧竹屑等生物质材料回收利用，是一种生物质资源化、无污染环保型的生产工艺。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于针对目前我国包覆型竹炭多孔陶粒生产工艺存在制备工艺复 杂、反应时间长、能源消耗大、生产原料成本高、产品物理强度较低，不利于处理环境复杂的 污染物，且处理污染物种类较为单一等问题，提供一种零价铁包覆竹炭基多孔陶粒及其制 备方法和应用，采用表面活化后的竹屑与多孔陶粒制备工艺相结合的方式制得的零价铁包 覆竹炭基多孔陶粒产品具有良好的物理强度，无需添加烧结助剂或粘结剂，对强酸强碱环 境适应性强，处理污染物种类多样，对烟道气、重金属废水、含酚废水、乳化油废水、印钞及 印染废水等生物难降解废气和废水处理效果良好；生产工艺条件简单、生产制备能耗成本 低，是一种生物质资源化、无污染环保型的生产工艺，便于推广使用。
[0008] 为实现上述目的，本发明通过如下技术方案实施的： 一种零价铁包覆竹炭基多孔陶粒是以a -A1203粉料为陶粒主体骨料，粘土及膨润土为 副骨料，表面活化处理后的竹屑为竹炭制备材料与造孔剂进行联用制孔，无需添加烧结助 剂或粘结剂，在40(T60(rC下采用分级烧结一次性成型得到竹炭基多孔陶粒，然后通过包覆 材料的还原包覆过程，制得零价铁包覆竹炭基多孔陶粒产品，其为深黑色小球，粒径为2~10 mm，内部呈多孔蜂窝球状结构，表面孔径为15~25 ii m，吸水率为20~35%，比表面积为40? 60m2/g。
[0009] -种制备如上所述的零价铁包覆竹炭基多孔陶粒的方法包括以下步骤： (1) 竹屑的表面活化：将烘干的竹屑破碎后，放入表面活化剂中，8(T95°C下恒温搅拌 0.5~2 h后，经抽滤、烘干后得到表面活化的竹屑； (2) 竹炭基多孔陶粒的制备：将步骤（1)中制得的表面活化的竹屑、a -A1203粉料、造 孔剂、粘土、膨润土及水混匀后，制成粒径为2~10 mm的陶粒，烘干后，在40(T600°C下炭化 0. 5?3. 0 h、活化0. 5?6. 0 h后，冷却至5(T90°C，浸入酸化剂中搅拌1.0?2. 0 h，经中和、水 洗、干燥得到竹炭基多孔陶粒； (3) 还原包覆：氮气保护下，将步骤（2)制得的竹炭基多孔陶粒浸渍于包覆材料溶液 中，搅拌均匀后，碱性条件下逐渐加入包覆还原剂，反应〇. 5~3. 0 h后，得到零价铁包覆竹炭 基多孔陶粒。
[0010] 各原料组分的质量份数为： 竹屑：8~19份 表面活化剂：4~10. 5份 造孔剂：7?20份 粘土 ：5. 3?25. 4份 膨润土 ：5. 5?23. 6份 a -A1203 粉料：7. 4?25. 6 份 水：14. 8?24. 4份 酸化剂：〇. 5~3份 包覆材料：5~10份 包覆还原剂：3?5. 5份。
[0011] 所述竹屑取自绿竹、梨竹、马甲竹、龙头竹、茨竹、大巨竹、锐药竹、长穗竹、慈竹、四 季竹、单竹、硬头簧、斑竹、楠竹中的一种或多种，将竹屑于90?120°C干燥后粉碎，过100目 筛。
[0012] 所述表面活化剂为氯化锌、磷酸中一种或两种。
[0013] 所述造孔剂为氯化铵、草酸铵、碳酸钠、碳酸氢钠、玉米淀粉、竹粉中的一种或多 种。
[0014] 所述酸化剂为磷酸、硝酸、盐酸、硫酸中的一种或多种。
[0015] 所述包覆材料为硫酸亚铁、氯化亚铁、碳酸亚铁中的一种或多种。
[0016] 所述包覆还原剂为硼氢化钠、硼氢化钾中的一种或两种。
[0017] 所述的零价铁包覆竹炭基多孔陶粒用于烟道气、重金属废水、含酚废水、乳化油废 水、印钞及印染废水等生物难降解废气和废水的处理。
[0018] 本发明的显著优点在于：采用表面活化后的竹屑与多孔陶粒制备工艺相结合的方 式制得的零价铁包覆竹炭基多孔陶粒产品具有良好的物理强度，无需添加烧结助剂或粘结 齐IJ，对强酸强碱环境适应性强，处理污染物种类多样，对烟道气、重金属废水、含酚废水、乳 化油废水、印钞及印染废水等生物难降解废气和废水处理效果良好；生产工艺条件简单、生 产制备能耗成本低，是一种生物质资源化、无污染环保型的生产工艺，便于推广使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1是零价铁包覆竹炭基多孔陶粒制备工艺及应用流程图。
[0020] 图2是零价铁包覆竹炭基多孔陶粒的环境扫描电镜图像（100x)。
[0021] 图3是零价铁包覆竹炭基多孔陶粒的环境扫描电镜图像（1000x)。
【具体实施方式】
[0022] 以下结合具体实施例对本发明进行详细地说明，但本发明不仅限于此。
[0023] 实施例1 1.原料及用量 竹屑：12 kg 表面活化剂：8 kg 造孔剂：11 kg 粘土 ： 12 kg 膨润土 ： 13 kg a -A1203 ： 16 kg 水：15 kg 酸化剂：1 kg 包覆材料：8 kg 包覆还原剂：4 kg 2.工艺步骤 (1)表面活化：将烘干的12 kg竹屑破碎后，放入8 kg表面活化剂中，80°C下恒温搅拌 1 h后，抽滤去除水分，烘干后得到表面活化的竹屑。
[0024] (2)制备：将步骤（1)中制备的表面活化的竹屑、16 kg a-A1203、11 kg造孔剂、12 kg粘土、13 kg膨润土及15 kg水按比例混勻后成球，得到粒径为6 mm的陶粒。烘干后，在 400°C下炭化0. 5 h、600°C活化1 h后，冷却至50°C，浸入1 kg酸化剂中搅拌1 h，中和、水 洗、干燥得到竹炭基多孔陶粒。
[0025] (3)还原包覆：将步骤（2)形成的陶粒浸渍于氮气保护的8 kg包覆材料溶液中，搅 拌均匀后，碱性条件下将4 kg包覆还原剂逐渐加入上述混合体系中，0.5 h后得到零价铁包 覆竹炭基多孔陶粒。
[0026] 所述表面活化剂为氯化锌； 所述酸化剂为盐酸和硝酸质量比为1:3的混合物； 所述包覆材料为氯化亚铁和硫酸亚铁质量比为1:3的混合物； 所述包覆还原剂为硼氢化钠和硼氢化钾质量比为1:1的混合物。
[0027] 实施例2 1. 原料及用量 竹屑：13. 5 kg 表面活化剂：6. 5 kg 造孔剂：10 kg 粘土 ： 13 kg 膨润土 ： 13 kg a -A1203 ： 16 kg 水：15 kg 酸化剂：1.5 kg 包覆材料：7. 5 kg 包覆还原剂：4 kg 2. 工艺步骤及参数 (1)表面活化：将烘干的13. 5 kg竹屑破碎后，放入6. 5 kg表面活化剂中，85 °C下恒温 搅拌1 h后，抽滤去除水分，烘干后得到表面活化的竹屑。
[0028] (2)制备：将步骤（1)中制备的表面活化的竹屑、16 kg a-Al203、10 kg造孔剂、13 kg粘土、13 kg膨润土及15 kg水按比例混勻后成球，得到粒径为6 mm的陶粒。烘干后，在 400°C下炭化0. 5 h、600°C活化2 h后，冷却至60°C，浸入1.5 kg酸化剂中搅拌2 h，中和、 水洗、干燥得到竹炭基多孔陶粒。
[0029] (3)还原包覆：将步骤（2)形成的陶粒浸渍于氮气保护的7. 5 kg包覆材料溶液中， 搅拌均匀后，碱性条件下将4 kg包覆还原剂逐渐加入上述混合体系中，1 h后得到零价铁包 覆竹炭基多孔陶粒。
[0030] 所述表面活化剂为磷酸； 所述酸化剂为磷酸和硝酸质量比为1:1的混合物； 所述包覆材料为碳酸亚铁和硫酸亚铁质量比为1:1混合物； 所述包覆还原剂为硼氢化钠。
[0031] 实施例3 1. 原料及用量 竹屑：13. 5 kg 表面活化剂：6. 5 kg 造孔剂：10. 5 kg 粘土 ： 12. 5 kg 膨润土 ： 12 kg a -A1203 ： 15 kg 水：17 kg 酸化剂：1.5 kg 包覆材料：6. 5 kg 包覆还原剂：5 kg 2. 工艺步骤及参数 (1)表面活化：将烘干的13. 5 kg竹屑破碎后，放入6. 5 kg表面活化剂中，90°C下恒温 搅拌1. 5 h后，抽滤去除水分，烘干后得到表面活化的竹屑。
[0032] (2)制备：将步骤（1)中制备的表面活化的竹屑、15 kg a-Al203、10. 5 kg造孔剂、 12. 5 kg粘土、12 kg膨润土及17 kg水按比例混勻后成球，得到粒径为6 mm的陶粒。烘干 后，在400°C下炭化1 h、600°C活化1.5 h后，冷却至90°C，浸入1.5 kg酸化剂中搅拌1 h， 中和、水洗、干燥得到竹炭基多孔陶粒。
[0033] (3)还原包覆：将步骤（2)形成的陶粒浸渍于氮气保护的6. 5 kg包覆材料溶液中， 搅拌均匀后，碱性条件下将5 kg包覆还原剂逐渐加入上述混合体系中，3.0 h后得到零价铁 包覆竹炭基多孔陶粒。
[0034] 所述表面活化剂为氯化锌； 所述酸化剂为硫酸和磷酸质量比为1:1的混合物； 所述包覆材料为氯化亚铁和碳酸亚铁质量比1:3的混合物； 所述包覆还原剂为硼氢化钾。
[0035]实施例4 1.原料及用量 竹屑：12 kg 表面活化剂：8 kg 造孔剂：10 kg 粘土 ： 13 kg 膨润土 ： 10 kg a -A1203 ： 16 kg 水：16 kg 酸化剂：3 kg 包覆材料：8 kg 包覆还原剂：4 kg 2.工艺步骤及参数 (1)表面活化：将烘干的12 kg竹屑破碎后，放入8 kg表面活化剂中，90°C下恒温搅拌 0. 5 h后，抽滤去除水分，烘干后得到表面活化的竹屑。
[0036] (2)制备：将步骤（1)中制备的表面活化的竹屑、16 kg a-Al203、10 kg造孔剂、13 kg粘土、10 kg膨润土及16 kg水按比例混勻后成球，得到粒径为2~10 mm的陶粒。烘干后， 在400°C下炭化2 h、600°C活化0. 5 h后，冷却至70°C，浸入3 kg酸化剂中搅拌2 h，中和、 水洗、干燥得到竹炭基多孔陶粒。
[0037] (3)还原包覆：将步骤（2)形成的陶粒浸渍于氮气保护的8 kg包覆材料溶液中，搅 拌均匀后，碱性条件下将4 kg包覆还原剂逐渐加入上述混合体系中，1.5 h后得到零价铁包 覆竹炭基多孔陶粒。
[0038] 所述表面活化剂为磷酸； 所述酸化剂为硫酸； 所述包覆材料为氯化亚铁； 所述包覆还原剂为硼氢化钠和硼氢化钾质量比为1:1的混合物。
[0039] 实施例5 1. 原料及用量 竹屑：8 kg 表面活化剂：4 kg 造孔剂：20 kg 粘土 ： 20 kg 膨润土 ：8 kg a -A1203 ： 15. 5 kg 水：16 kg 酸化剂：〇. 5 kg 包覆材料：5 kg 包覆还原剂：3 kg 2. 工艺步骤及参数 (1)表面活化：将烘干的8 kg竹屑破碎后，放入4 kg表面活化剂中，80°C下恒温搅拌1 h后，抽滤去除水分，烘干后得到表面活化的竹屑。
[0040] (2)制备：将步骤（1)中制备的表面活化的竹屑、15. 5 kg a-Al203、20 kg造孔剂、 20 kg粘土、8 kg膨润土及16 kg水按比例混勻后成球，得到粒径为6 mm的陶粒。烘干后， 在400°C下炭化1 h、600°C活化3 h后，冷却至80°C，浸入0. 5 kg酸化剂中搅拌2 h，中和、 水洗、干燥得到竹炭基多孔陶粒。
[0041] (3)还原包覆：将步骤（2)形成的陶粒浸渍于氮气保护的5 kg包覆材料溶液中，搅 拌均匀后，碱性条件下将3 kg包覆还原剂逐渐加入上述混合体系中，1 h后得到零价铁包覆 竹炭基多孔陶粒。
[0042] 所述表面活化剂为氯化锌； 所述酸化剂为盐酸、硝酸和磷酸质量比为1:1:3的混合物； 所述包覆材料为氯化亚铁和硫酸亚铁和碳酸亚铁质量比为1:3:3混合物； 所述包覆还原剂为硼氢化钠。
[0043] 实施例6 1. 原料及用量 竹屑：19 kg 表面活化剂：4 kg 造孔剂：7 kg 粘土 ： 7 kg 膨润土 ： 14 kg a -A1203 ：20 kg 水：17 kg 酸化剂：3 kg 包覆材料：5 kg 包覆还原剂：4 kg 2. 工艺步骤及参数 (1)表面活化：将烘干的19 kg竹屑破碎后，放入4 kg表面活化剂中，95°C下恒温搅 拌1. 5 h后，抽滤去除水分，烘干后得到表面活化的竹屑。
[0044] (2)制备：将步骤（1)中制备的表面活化的竹屑、20 kg a-Al203、7 kg造孔剂、14 kg粘土、14 kg膨润土及17 kg水按比例混匀后成球，得到粒径为4 mm的陶粒。烘干后，在 400°C下炭化0. 5 h、600°C活化0. 5 h后，冷却至50°C，浸入3 kg酸化剂中搅拌1 h，中和、 水洗、干燥得到竹炭基多孔陶粒。
[0045] (3)还原包覆：将步骤（2)形成的陶粒浸渍于氮气保护的5 kg包覆材料溶液中，搅 拌均匀后，碱性条件下将4 kg包覆还原剂逐渐加入上述混合体系中，3 h后得到零价铁包覆 竹炭基多孔陶粒。
[0046] 所述表面活化剂为磷酸； 所述酸化剂为磷酸、盐酸和硫酸质量比为1:1:3的混合物； 所述包覆材料为硫酸亚铁； 所述包覆还原剂为硼氢化钠和硼氢化钾质量比为1:1的混合物。
[0047]实施例7 1.原料及用量 竹屑kg 表面活化剂：6 kg 造孔剂：7. 5 kg 粘土 ：6. 5 kg 膨润土 ： 20 kg a -A1203 ： 17 kg 水：15 kg 酸化剂：2 kg 包覆材料：5 kg 包覆还原剂：4 kg 2.工艺步骤及参数 (1)表面活化：将烘干的17 kg竹屑破碎后，放入6 kg表面活化剂中，95°C下恒温搅拌 2 h后，抽滤去除水分，烘干后得到表面活化的竹屑。
[0048] (2)制备：将步骤（1)中制备的表面活化的竹屑、17 kg a-Al203、7. 5 kg造孔剂、 6.5 kg粘土、20 kg膨润土及15 kg水按比例混匀后成球，得到粒径为4 mm的陶粒。烘干 后，在400°C下炭化1 h、600°C活化1 h后，冷却至70°C，浸入2 kg酸化剂中搅拌1 h，中和、 水洗、干燥得到竹炭基多孔陶粒。
[0049] (3)还原包覆：将步骤（2)形成的陶粒浸渍于氮气保护的5 kg包覆材料溶液中，搅 拌均匀后，碱性条件下将4 kg包覆还原剂逐渐加入上述混合体系中，1 h后得到零价铁包覆 竹炭基多孔陶粒。
[0050] 所述表面活化剂为磷酸； 所述酸化剂为磷酸、硫酸质量比为1:2的混合物； 所述包覆材料为硫酸亚铁； 所述包覆还原剂为硼氢化钠。
[0051] 实施例8 1. 原料及用量 竹屑：15 kg 表面活化剂：8 kg 造孔剂：10 kg 粘土 ：6 kg 膨润土 ： 13 kg a -A1203 ：20 kg 水：16 kg 酸化剂：3 kg 包覆材料：6 kg 包覆还原剂：3 kg 2. 工艺步骤及参数 (1)表面活化：将烘干的15 kg竹屑破碎后，放入8 kg表面活化剂中，80°C下恒温搅拌 1 h后，抽滤去除水分，烘干后得到表面活化的竹屑。
[0052] (2)制备：将步骤（1)中制备的表面活化的竹屑、20 kg a-Al203、10 kg造孔剂、6 kg粘土、13 kg膨润土及16 kg水按比例混勻后成球，得到粒径为4 mm的陶粒。烘干后，在 400°C下炭化0. 5 h、600°C活化1 h后，冷却至60°C，浸入3 kg酸化剂中搅拌1 h，中和、水 洗、干燥得到竹炭基多孔陶粒。
[0053] (3)还原包覆：将步骤（2)形成的陶粒浸渍于氮气保护的6 kg包覆材料溶液中，搅 拌均匀后，碱性条件下将3 kg包覆还原剂逐渐加入上述混合体系中，0.5 h后得到零价铁包 覆竹炭基多孔陶粒。
[0054] 所述表面活化剂为磷酸； 所述酸化剂为磷酸、盐酸质量比为1:2的混合物； 所述包覆材料为硫酸亚铁； 所述包覆还原剂为硼氢化钠和硼氢化钾质量比为1:3的混合物。
[0055] 实施例9 1. 原料及用量 竹屑：12 kg 表面活化剂：4 kg 造孔剂：14 kg 粘土 ： 7 kg 膨润土 ： 10 kg a -A1203 ：25 kg 水：16 kg 酸化剂：3 kg 包覆材料：5 kg 包覆还原剂：4 kg 2. 工艺步骤及参数 (1)表面活化：将烘干的12 kg竹屑破碎后，放入4 kg表面活化剂中，95°C下恒温搅拌 0. 5 h后，抽滤去除水分，烘干后得到表面活化的竹屑。
[0056] (2)制备：将步骤（1)中制备的表面活化的竹屑、25 kg a-Al203、14 kg造孔剂、7 kg粘土、10 kg膨润土及16 kg水按比例混勻后成球，得到粒径为4 mm的陶粒。烘干后，在 400°C下炭化1 h、600°C活化1.5 h后，冷却至50°C，浸入3 kg酸化剂中搅拌15 h，中和、水 洗、干燥得到竹炭基多孔陶粒。
[0057] (3)还原包覆：将步骤（2)形成的陶粒浸渍于氮气保护的5 kg包覆材料溶液中，搅 拌均匀后，碱性条件下将4 kg包覆还原剂逐渐加入上述混合体系中，1 h后得到零价铁包覆 竹炭基多孔陶粒。
[0058] 所述表面活化剂为氯化锌； 所述酸化剂为磷酸、盐酸和硫酸质量比为3:1:3的混合物； 所述包覆材料为硫酸亚铁； 所述包覆还原剂为硼氢化钾。
[0059] 实施例10 1.原料及用量 竹屑：12 kg 表面活化剂：7 kg 造孔剂：11 kg 粘土 ： 10 kg 膨润土 ： 12 kg a -A1203 ：20 kg 水：16 kg 酸化剂：2 kg 包覆材料：6 kg 包覆还原剂：4 kg 2.工艺步骤及参数 (1)表面活化：将烘干的12 kg竹屑破碎后，放入7 kg表面活化剂中，80°C下恒温搅拌 0. 5 h后，抽滤去除水分，烘干后得到表面活化的竹屑。
[0060] (2)制备：将步骤（1)中制备的表面活化的竹屑、20 kg a-A1203、11 kg造孔剂、10 kg粘土、12 kg膨润土及16 kg水按比例混勻后成球，得到粒径为4 mm的陶粒。烘干后，在 400°C下炭化1 h、600°C活化1 h后，冷却至90°C，浸入2 kg酸化剂中搅拌1.5 h，中和、水 洗、干燥得到竹炭基多孔陶粒。
[0061] (3)还原包覆：将步骤（2)形成的陶粒浸渍于氮气保护的6 kg包覆材料溶液中，搅 拌均匀后，碱性条件下将4 kg包覆还原剂逐渐加入上述混合体系中，1 h后得到零价铁包覆 竹炭基多孔陶粒。
[0062] 所述表面活化剂为磷酸； 所述酸化剂为磷酸、盐酸和硫酸质量比为1:3:1的混合物； 所述包覆材料为硫酸亚铁和氯化亚铁质量比为1:3的混合物； 所述包覆还原剂为硼氢化钠和硼氢化钾质量比为1:1的混合物。
[0063] 性能测试 表1陶粒物理性能测试
【权利要求】
1. 一种零价铁包覆竹炭基多孔陶粒，其特征在于：以α-Α1203粉料为陶粒主体骨料，粘 土及膨润土为副骨料，表面活化处理后的竹屑为竹炭制备材料与造孔剂进行联用制孔，无 需添加烧结助剂或粘结剂，在40(T60(rC下采用分级烧结一次性成型得到竹炭基多孔陶粒， 然后通过包覆材料的还原包覆过程，制得零价铁包覆竹炭基多孔陶粒产品，其为深黑色小 球，粒径为2~10 mm，内部呈多孔蜂窝球状结构，表面孔径为15~25 μ m，吸水率为2(T35%，t匕 表面积为40?60m2/g。
2. -种制备如权利要求1所述的零价铁包覆竹炭基多孔陶粒的方法，其特征在于：包 括以下步骤： (1) 竹屑的表面活化：将烘干的竹屑破碎后，放入表面活化剂中，8(T95°C下恒温搅拌 0.5~2 h后，经抽滤、烘干后得到表面活化的竹屑； (2) 竹炭基多孔陶粒的制备：将步骤（1)中制得的表面活化的竹屑、α -A1A粉料、造 孔剂、粘土、膨润土及水混匀后，制成粒径为2~10 mm的陶粒，烘干后，在40(T600°C下炭化 0. 5?3. 0 h、活化0. 5?6. 0 h后，冷却至5(T90°C，浸入酸化剂中搅拌l.(T2. 0 h，经中和、水 洗、干燥得到竹炭基多孔陶粒； (3) 还原包覆：氮气保护下，将步骤（2)制得的竹炭基多孔陶粒浸渍于包覆材料溶液 中，搅拌均匀后，碱性条件下逐渐加入包覆还原剂，反应〇. 5~3. 0 h后，得到零价铁包覆竹炭 基多孔陶粒。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于：各原料组分的质量份数为： 竹屑：8~19份 表面活化剂：4~10. 5份 造孔剂：7?20份 粘土 ：5. 3?25. 4份 膨润土 ：5. 5?23. 6份 α -A1203 粉料：7. 4?25. 6 份 水：14.8?24. 4份 酸化剂：〇. 5~3份 包覆材料：5~10份 包覆还原剂：3?5. 5份。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述竹屑取自绿竹、梨竹、马甲竹、龙头 竹、茨竹、大巨竹、锐药竹、长穗竹、慈竹、四季竹、单竹、硬头簧、斑竹、楠竹中的一种或多种， 将竹屑于90?120°C干燥后粉碎，过100目筛。
5. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述表面活化剂为氯化锌、磷酸中一种 或两种。
6. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述造孔剂为氯化铵、草酸铵、碳酸钠、 碳酸氢钠、玉米淀粉、竹粉中的一种或多种。
7. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述酸化剂为磷酸、硝酸、盐酸、硫酸中 的一种或多种。
8. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述包覆材料为硫酸亚铁、氯化亚铁、碳 酸亚铁中的一种或多种。
9. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述包覆还原剂为硼氢化钠、硼氢化钾 中的一种或两种。
10. -种如权利要求1所述的零价铁包覆竹炭基多孔陶粒的应用，其特征在于：所述的 零价铁包覆竹炭基多孔陶粒用于烟道气、重金属废水、含酚废水、乳化油废水、印钞及印染 废水等生物难降解废气和废水的处理。
【文档编号】C04B35/64GK104291797SQ201410500179
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月26日 优先权日:2014年9月26日
【发明者】刘明华, 林晓杰, 陈怡悦, 刘以凡 申请人:福州大学