一种改性粉煤灰及其制备方法和应用技术

本申请涉及粉煤灰领域，具体公开了一种改性粉煤灰及其制备方法和应用。本申请的一种改性粉煤灰包括以下重量份的原料制得：粉煤灰3~8份，水6~10份，乙醇18~25份，硅烷偶联剂1~2份和氨基酸水溶液20~40份；还包括盐酸，利用盐酸将所述改性粉煤灰的pH调至酸性。本申请的改性粉煤灰可用于污水的处理。本申请的改性粉煤灰携带较多阳离子，携带较多阳离子的粉煤灰颗粒能够破坏稳定的污水体系，加快污泥在水体中的沉降速度，提高粉煤灰的污水处理能力，从而减少污水处理时粉煤灰的用量。少污水处理时粉煤灰的用量。

【技术实现步骤摘要】
一种改性粉煤灰及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及粉煤灰领域，更具体地说，它涉及一种改性粉煤灰及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，成为我国当前排量较大的工业废渣之一，因此，粉煤灰再次利用，变废为宝，已成为经济建设中一项重要的技术经济政策，是解决电力生产环境污染与资源缺乏之间矛盾的重要手段。
[0003]相关技术中，粉煤灰能够应用在水泥工业与混凝土工程中；能够作为农业肥料和土壤改良剂；还能够作为环保材料，在环保材料的应用中，粉煤灰可以制造分子筛、絮凝剂和吸附材料等；分子筛、絮凝剂和吸附材料可以用于处理含氟污水、电镀污水、含重金属离子污水和含油污水，处理的机理解释为：粉煤灰中含有Al2O3、CaO等活性组分，能与氟生产配合物或生产对氟有絮凝作用的胶体离子，还含有沸石、莫来石、炭粒和硅胶等，具有无机离子交换特性和吸附脱色作用。
[0004]针对上述中的相关技术，专利技术人认为存在有采用原始的粉煤灰进行污水处理，需要粉煤灰的量较大，给污泥的后续处理带来很大麻烦的问题。

技术实现思路

[0005]为了提高粉煤灰的污水处理能力，从而减少污水处理时粉煤灰的用量，本申请提供一种改性粉煤灰及其制备方法和应用。
[0006]第一方面，本申请提供的一种改性粉煤灰，采用如下的技术方案：一种改性粉煤灰，包括以下重量份的原料制得：粉煤灰3～8份，水6～10份，乙醇18～25份，硅烷偶联剂1～2份和氨基酸水溶液20～40份；还包括盐酸，利用盐酸将所述改性粉煤灰的pH调至酸性。
[0007]通过采用上述技术方案，乙醇的作用是分散粉煤灰，加快硅烷偶联剂水解。粉煤灰颗粒起到中心粒子的作用，硅烷偶联剂能够与粉煤灰表面的羟基连接，使得硅烷偶联剂均匀围绕粉煤灰颗粒表面分布，则粉煤灰表面携带有较多的
‑
OH与
‑
NH2，
‑
OH与
‑
NH2能够与氨基酸中的
‑
COOH发生反应，将氨基酸连接在硅烷偶联剂上，则粉煤灰表面形成网状结构，且此网状结构上分布有较多的
‑
NH2；氨基酸也能够进入粉煤灰孔隙中，与粉煤灰表面
‑
OH结合，进一步增加了粉煤灰颗粒上的
‑
NH2数量。
[0008]盐酸为上述体系提供了较多的H
+
，则环绕于粉煤灰表面的氨基发生质子化，形成NH
3+
。
[0009]污水中污泥降沉的实质是改变污泥形成的带负电荷的稳定体系，携带较多阳离子的粉煤灰颗粒能够破坏稳定的污泥体系，加快污泥在水体中的沉降速度，提高粉煤灰的污水处理能力，从而减少污水处理时粉煤灰的用量。
[0010]可选的，所述氨基酸水溶液中的氨基酸是碱性氨基酸。
[0011]通过采用上述技术方案，碱性氨基酸携带的氨基数量多于羧基，因此，在酸性环境下，被质子化后形成的NH
3+
数量也较多，破坏污泥稳定性的效果好，加快污泥在水体中的沉降速度。
[0012]可选的，所述碱性氨基酸是赖氨酸和精氨酸中的一种或多种。
[0013]通过采用上述技术方案，赖氨酸与精氨酸均含有两个
‑
NH2，且两个
‑
NH2的空间位阻较小，在酸性环境下，均能形成NH
3+
，破坏污泥稳定性的效果好，加快污泥在水体中的沉降速度。
[0014]可选的，所述硅烷偶联剂为氨基硅烷偶联剂。
[0015]通过采用上述技术方案，氨基硅烷偶联剂仅携带有羟基和氨基，作为本方案中的硅烷偶联剂，一方面，氨基与羟基能够竞争，与氨基酸上的羧基结合；另一方面，氨基还可以直接裸露在外，以供H
+
的质子化，减小其他非必要的反应发生，保证粉煤灰颗粒的改性效果较好。
[0016]可选的，所述盐酸的浓度为1
‑
5mol/L；氨基酸水溶液的质量浓度为70％
‑
80％。
[0017]通过采用上述技术方案，1
‑
5mol/L的盐酸浓度足以调节改性粉煤灰体系的酸碱性，且不至于酸性过大，污染所处理的水体；质量浓度较大的氨基酸水溶液中氨基酸的含量较多，则氨基酸尽可能的与硅烷偶联剂结合，形成围绕粉煤灰颗粒的网状结构，增加粉煤灰颗粒的重量的同时，从而更有利于破坏污水的稳定结构，吸附污水中更多的絮状物，加快污泥在水体中的沉降速度，提高粉煤灰的污水处理能力，最终减少污水处理时粉煤灰的用量。
[0018]第二方面，本申请提供一种改性粉煤灰的制备方法，采用如下技术方案：一种改性粉煤灰的制备方法，包括以下步骤：Ⅰ、将粉煤灰与乙醇混合，湿磨后，进行微波辐照，得到活化粉煤灰；Ⅱ、将水与乙醇混合，添加硅烷偶联剂与活化粉煤灰进行反应，得到硅烷偶联粉煤灰；Ⅲ、将硅烷偶联粉煤灰与氨基酸水溶液混合反应，并利用盐酸调节pH为酸性，干燥后得到改性粉煤灰。
[0019]通过采用上述技术方案，步骤Ⅰ中，湿磨的过程中，乙醇协助粉煤灰尽可能的分散，增大粉煤灰的比表面积，使粉煤灰内部晶格畸变，缺陷增加，Si
‑
O
‑
Si键与Al
‑
O
‑
Al键断裂，活性分子增加，促进粉煤灰的离子交换与置换能力；在微波辐射下，粉煤灰出现上述同样的现象，且微波辐射能够使堵塞粉煤灰孔隙的可高温挥发杂质脱除，增加粉煤灰的孔隙率与比表面积。步骤Ⅱ中，在碱性的环境下，硅烷偶联剂加速水解，与粉煤灰的交联速度加快。步骤Ⅲ中，氨基酸水溶液与硅烷偶联剂反应，使得粉煤灰颗粒上携带有更多的氨基，盐酸将体系调节呈酸性，使
‑
NH2质子化为NH
3+
；则改性粉煤灰能够破坏稳定的污泥体系，加快污泥在水体中的沉降速度，提高粉煤灰的污水处理能力，从而减少污水处理时粉煤灰的用量。
[0020]可选的，所述步骤Ⅱ中，硅烷偶联剂与活化粉煤灰的添加顺序为，先添加硅烷偶联剂，再添加活化粉煤灰。
[0021]通过采用上述技术方案，先添加硅烷偶联剂，硅烷偶联剂在溶剂中分散并水解后，再添加粉煤灰，则粉煤灰能够被硅烷偶联剂均匀的包覆，促进粉煤灰颗粒表面网状结构的形成，使得上述粉煤灰颗粒能够不断吸附水体中的絮状沉淀物，体积越大，吸附聚集能力越
强，对污水的净化效果越好。
[0022]可选的，所述步骤Ⅲ中，利用盐酸调节pH为3.5
‑
5。
[0023]通过采用上述技术方案，pH为3.5
‑
5时，上述溶液体系呈酸性，加速
‑
NH2质子化为NH
3+
，破坏稳定的污泥体系，加快污泥在水体中的沉降速度，提高粉煤灰的污水处理能力，从而减少污水处理时粉煤灰的用量。
[0024]可选的，所述步骤Ⅲ中，反应温度为50
‑
70℃，反应时间为5...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性粉煤灰，其特征在于，包括以下重量份的原料制得：粉煤灰3~8份，水6~10份，乙醇18~25份，硅烷偶联剂1~2份和氨基酸水溶液20~40份；还包括盐酸，利用盐酸将所述改性粉煤灰的pH调至酸性。2.根据权利要求1所述的一种改性粉煤灰，其特征在于，所述氨基酸水溶液中的氨基酸是碱性氨基酸。3.根据权利要求2所述的一种改性粉煤灰，其特征在于，所述碱性氨基酸是赖氨酸和精氨酸中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的一种改性粉煤灰，其特征在于，所述硅烷偶联剂是氨基硅烷偶联剂。5.根据权利要求1所述的一种改性粉煤灰，其特征在于，所述盐酸的浓度为1
‑
5mol/L；氨基酸水溶液的质量浓度为70%
‑
80%。6.一种权利要求1
‑
5任一所述的改性粉煤灰的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：Ⅰ、将粉煤灰与乙醇混合，湿磨后，进行微波辐照，得到活化粉煤灰；Ⅱ、...

【专利技术属性】
技术研发人员：任思谦，王方，张红胜，杨科伟，
申请(专利权)人：陕西正元粉煤灰综合利用有限公司，
类型：发明
国别省市：