一种半水硫酸钙吸附剂的制备方法和用途与流程

本申请涉及但不限于脱硫石膏处理及水处理技术领域，具体涉及但不限于一种半水硫酸钙吸附剂的制备方法和用途。

背景技术：

烟气脱硫石膏是火电厂、炼油厂等企业基于湿法脱硫技术而得到的一种工业副产物，主要物相为二水硫酸钙。脱硫石膏中杂质、晶相结构的复杂性以及颗粒尺寸、微观形貌的不规则性限制了其资源化再生利用。目前国内关于脱硫石膏的资源化技术主要是直接将其填埋到盐碱地中用于盐碱地的改良、用作水泥缓凝剂及煅烧制备β-半水石膏进而加工成石膏板及砌块等，但由于脱硫石膏的产量巨大，部分的脱硫石膏还是以堆储形式存在，造成了土地资源的浪费及环境的二次污染。

目前，关于硫酸钙基材料在染料吸附脱除与重金属离子回收方面的报道相对较少。湖北大学宋功武课题组以磷石膏为原料，采用水热合成法制备了硫酸钙晶须并表明其可以用于吸附亚甲基蓝；m.a.rauf等人研究了常温下石膏在水溶液中对甲苯胺蓝与亚甲基蓝的吸附移除，对甲苯胺蓝的单层最大吸附量达到28mg/g，对亚甲基蓝的单层最大吸附量达到36mg/g；c.c.obunwo等同样研究了不同粒径的石膏常温下在水溶液中对活性红的吸附移除。但是，到目前为止，所报道的硫酸钙基材料对有机染料的吸附量却很小。

技术实现要素：

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本申请提供了一种半水硫酸钙吸附剂的制备方法和用途，所述方法通过对脱硫石膏进行处理，制备出对染料有超强吸附能力的棒状半水硫酸钙吸附剂。

具体地，本申请提供了一种半水硫酸钙吸附剂的制备方法，所述方法包括下述步骤：

将脱硫石膏干燥，除去其中的游离水；

过筛，除去其中的大颗粒杂质；

将过筛后的脱硫石膏磨成细粉；

将磨成细粉的脱硫石膏加入酸中，搅拌，超声，静置一段时间以进行酸化再生反应；

抽滤；

洗涤；

干燥。

在本申请的实施方式中，所述将脱硫石膏干燥为将脱硫石膏在40-50℃下干燥4-6h。

在本申请的实施方式中，所述洗涤之后的干燥为在40-50℃下干燥6-8h。

在本申请的实施方式中，所述过筛为过70-100目筛。

可选地，所述过筛为过80目筛。

在本申请的实施方式中，所述细粉的粒径为40-80μm。

可选地，所述细粉的粒径为50μm。

在本申请的实施方式中，不需要限定超声的时间，因为超声时间的长短对半水硫酸钙吸附剂的性能几乎没有影响，为了节约时间，可以选择5min的超声时间。

在本申请的实施方式中，所述酸化再生反应所用的酸为盐酸。

可选地，所述酸化再生反应所用的酸为浓度为10mol/l的盐酸。

在本申请的实施方式中，脱硫石膏细粉与盐酸的质量比为8-10:100。

在本申请的实施方式中，所述静置一段时间为静置15-30min。

在本申请的实施方式中，所述洗涤为在室温下用溶剂淋洗抽滤得到的滤饼。

可选地，所述溶剂为乙醇。

根据上述方法制备的半水硫酸钙吸附剂为细棒状，长径比约为20-30。

本申请还提供了一种根据上述方法制备的半水硫酸钙吸附剂用于吸附染料的用途。

在本申请的实施方式中，所述用途为吸附刚果红。

在本申请的实施方式中，所述用途不包括吸附罗丹明b。

本申请以一种极其简单有效的方法，可直接将工业副产物脱硫石膏制备成棒状半水硫酸钙，所述棒状半水硫酸钙对刚果红有极大的吸附作用，这对脱硫石膏未来的研究、潜在的应用及水处理技术提供了一定的依据。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为脱硫石膏原料的xrd图谱。

图2为不同放大倍数下脱硫石膏原料的sem图谱。

图3为本申请实施例1制备的棒状半水硫酸钙吸附剂的xrd图谱。

图4为本申请实施例1制备的棒状半水硫酸钙吸附剂及其吸附刚果红后的sem图谱，a)棒状半水硫酸钙吸附剂的sem图谱，b)棒状半水硫酸钙吸附剂吸附刚果红后的sem图谱。

图5为本申请实施例1制备的棒状半水硫酸钙吸附剂吸附刚果红的a)langmuir、b)freundlich、c)d-r与d)temkin热力学模型。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

以下实施例中所用到的试剂，如无特别说明，均为普通的市售产品。

实施例1：

a.原料的选取：选取宁夏中卫发电厂的工业废弃物脱硫石膏原料1g；

b.原料的干燥：将选取好的脱硫石膏原料送入干燥箱，调节干燥箱的温度为40℃，干燥4h，将原料中的游离水去除；

c.原料的筛分：将干燥后的1g脱硫石膏原料过80目筛进行筛分，除去原料中的大颗粒杂质；

d.原料的粉磨：将除去大颗粒杂质的脱硫石膏粉磨成均匀的细粉；

e.原料的酸化再生：将磨成细粉的脱硫石膏加入到事先配制好的8ml的10mol/l的盐酸中，搅拌、超声后静置反应18min；

f.抽滤：将静置反应后的料浆进行快速抽滤，得到白色滤饼；

g.洗涤：将抽滤后得到的滤饼在室温下直接以无水乙醇洗涤；

h.干燥：将乙醇洗涤过的滤饼在40℃下干燥6h，获得棒状半水硫酸钙吸附剂。

实施例2：

a.原料的选取：选取宁夏中卫发电厂的工业废弃物脱硫石膏原料2g；

b.原料的干燥：将选取好的脱硫石膏原料送入干燥箱，调节干燥箱的温度为50℃，干燥4h，将原料中的游离水去除；

c.原料的筛分：将干燥后的2g脱硫石膏原料过80目筛进行筛分，除去原料中的大颗粒杂质；

d.原料的粉磨：将除去大颗粒杂质的脱硫石膏粉磨成均匀的细粉；

e.原料的酸化再生：将磨成细粉的脱硫石膏加入到事先配制好的20ml的10mol/l的盐酸中，搅拌、超声后静置反应20min；

f.抽滤：将静置反应后的料浆进行快速抽滤，得到白色滤饼；

g.洗涤：将抽滤后得到的滤饼在室温下直接以无水乙醇洗涤；

h.干燥：将乙醇洗涤过的滤饼在50℃下干燥6h，获得棒状半水硫酸钙吸附剂。

实施例3：

a.原料的选取：选取宁夏中卫发电厂的工业废弃物脱硫石膏原料5g；

b.原料的干燥：将选取好的脱硫石膏原料送入干燥箱，调节干燥箱的温度为50℃，干燥4h，将原料中的游离水去除；

c.原料的筛分：将干燥后的5g脱硫石膏原料过80目筛进行筛分，除去原料中的大颗粒杂质；

d.原料的粉磨：将除去大颗粒杂质的脱硫石膏粉磨成均匀的细粉；

e.原料的酸化再生：将磨成细粉的脱硫石膏加入到事先配制好的50ml的10mol/l的盐酸中，搅拌、超声后静置反应30min；

f.抽滤：将静置反应后的料浆进行快速抽滤，得到白色滤饼；

g.洗涤：将抽滤后得到的滤饼在室温下直接以无水乙醇洗涤；

h.干燥：将乙醇洗涤过的滤饼在50℃下干燥8h，获得棒状半水硫酸钙吸附剂。

测试例

图1为脱硫石膏原料的xrd图谱。图3为本申请实施例1制备的棒状半水硫酸钙吸附剂的xrd图谱。得到图1、3所用的测试仪器是shimadzuxrd-7000型x射线衍射分析仪，采用cu靶kα射线源，管电压为40kv，管电流为30ma，扫描速率为2°/min。

对比图1与图3，xrd特征峰峰位的变化说明了脱硫石膏经本申请所述的方法转化后物相由二水硫酸钙变为半水硫酸钙。

图2为不同放大倍数下脱硫石膏原料的sem图谱。图4为本申请实施例1制备的棒状半水硫酸钙吸附剂及其吸附刚果红后的sem图谱，a)棒状半水硫酸钙吸附剂的sem图谱，b)棒状半水硫酸钙吸附剂吸附刚果红后的sem图谱。得到图2、4所用的测试仪器为s-4800场发射扫描电子显微镜(fesem)，加速电压15kv。

对比图2与图4a，可以看出脱硫石膏经本申请所述的方法转化后微观形貌由大颗粒状转变为细棒状；对比图4a与图4b，可以看出棒状半水硫酸钙吸附刚果红后微观形貌转变为絮状。

图5为本申请实施例1制备的棒状半水硫酸钙吸附剂吸附刚果红的a)langmuir、b)freundlich、c)d-r与d)temkin热力学模型。得到附图5所用到的测试仪器为紫外-可见分光光度计。图5的棒状半水硫酸钙吸附刚果红的动力学分析，表明棒状半水硫酸钙对刚果红的吸附模型符合langmuir模型，由langmuir模型表达式：

计算得到棒状半水硫酸钙对刚果红的最大吸附量为1344.44mg/g。

虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。