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廢棄吸附劑作為著色劑的應(yīng)用、所得著色劑及其制備和應(yīng)用

文檔序號(hào):8507259閱讀:619來源:國(guó)知局
廢棄吸附劑作為著色劑的應(yīng)用、所得著色劑及其制備和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種以吸附在活性炭或改性活性炭上的金屬離子作為著色劑的應(yīng)用,具體涉及一種著色劑及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]廢水凈化是當(dāng)前人類社會(huì)發(fā)展面臨的重要問題之一。采用固體吸附劑脫除廢水中的有害離子是廢水處理的重要組成部分和有效手段之一,但使用過的吸附劑的再生又成為難題,即使能再生,也往往吸附效率會(huì)逐漸下降,最終只能棄用,吸附有害離子的吸附劑終將變?yōu)楣腆w廢棄物而成為二次污染源,目前尚無(wú)好的處理辦法。由于玻璃具有非常高的化學(xué)穩(wěn)定性,有害離子在玻璃中被玻璃網(wǎng)絡(luò)固化,不易浸出,因此將有害離子用于玻璃制備是一種很好的廢物利用方法。
[0003]鉻離子包括Cr6+和Cr 3+。鉻離子是有毒金屬離子,對(duì)環(huán)境和人類身體健康有重要威脅,尤其是Cr6+。目前吸附Cr6+后的吸附劑如何處理仍沒有很好的方法。鉻離子帶有顏色,是玻璃或陶瓷釉制備中的一種著色劑。在普通硅酸鹽玻璃中,Cr3+著綠色,Cr 6+著黃色。目前,玻璃或陶瓷釉中主要使用的是Cr3+,如用于啤酒瓶的生產(chǎn),而Cr3+—般由鉻酸鹽、重鉻酸鹽或鉻礦粉渣引入。有研宄表明,活性炭作吸附劑可部分或全部將Cr6+還原成Cr3+,如果將吸附Cr6+和Cr3+后的活性炭用作著色劑,不僅降低了成本,為廢棄活性炭的再利用提供了新的思路,而且玻璃可以將鉻離子尤其是Cr6+永久固化,也避免了二次污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種吸附溶液中的金屬離子,尤其是Cr6+或/和Cr 3+后的活性炭或改性活性炭的再利用的方法,將其用于著色劑領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)了廢物利用,減少了環(huán)境污染。
[0005]本發(fā)明的另一目的是提供一種著色劑,該著色劑的有效成分是負(fù)載在活性炭或改性活性炭上的金屬離子,成本低,實(shí)現(xiàn)了廢物有效利用。
[0006]本發(fā)明的另一目的是提供該含鉻著色劑的制備方法,該方法操作簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn)。
[0007]本發(fā)明的另一目的是提供該著色劑的應(yīng)用,即可以將其為原料制備有色玻璃或陶瓷釉。
[0008]鉻離子是有毒金屬離子,對(duì)環(huán)境和人類身體健康有重要威脅,尤其是Cr6+。通過活性炭可以將鉻離子富集,富集鉻離子后的活性炭用于玻璃等材料的著色劑可以避免吸附有鉻離子的活性炭的二次污染,同時(shí)利用玻璃的高化學(xué)穩(wěn)定性及可重復(fù)使用的特性可永久固化有毒的鉻離子,可幫助解決環(huán)境污染問題,又可廢物利用。
[0009]在以上思路的指示下,本發(fā)明具體技術(shù)方案如下:
廢棄吸附劑作為著色劑的應(yīng)用,所述廢棄吸附劑是吸附金屬離子后得到的活性炭或改性活性炭。其中,金屬離子優(yōu)選為Cr3+或/和Cr 6+。
[0010]一種著色劑,有效成分是負(fù)載在活性炭或改性活性炭上的金屬離子。其中,金屬離子優(yōu)選為Cr3+或/和Cr 6+。
[0011]上述著色劑中,因?yàn)榛钚蕴炕蚋男曰钚蕴课紺r6+后會(huì)部分或全部將Cr 6+還原為Cr3+,因此著色劑中的Cr3+由活性炭直接吸附Cr3+得來,或者由活性炭吸附Cr6+后轉(zhuǎn)化得來。
[0012]上述著色劑中,改性活性炭是指為了增加活性炭的吸附能力而對(duì)活性炭進(jìn)行改性得到的改性活性炭。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中,采用一般活性炭吸附的鉻離子的含量為4.36-17.23mg/g,當(dāng)采用改性活性炭時(shí),鉻離子的吸附量會(huì)提升。
[0013]上述著色劑的制備方法簡(jiǎn)便、快捷,步驟包括:取含有金屬離子的水溶液或廢水,向其中加入活性炭或改性活性炭吸附,吸附后將活性炭或改性活性炭干燥,得著色劑。
[0014]上述制備方法中,當(dāng)金屬離子為Cr6+時(shí),Cr 6+進(jìn)入活性炭或改性活性炭后,活性炭或改性活性炭將Cr6+部分或全部還原為Cr 3+。
[0015]上述制備方法中,可以通過調(diào)整活性碳或改性活性炭的加入量、吸附次數(shù)、初始鉻離子濃度、吸附溫度、時(shí)間等條件獲得金屬離子濃度不同的著色劑。
[0016]上述著色劑可以作為有色玻璃或陶瓷釉的原料,用于制備有色玻璃或陶瓷釉。通過調(diào)整著色劑在有色玻璃中的添加量,可以得到不同顏色的玻璃或陶瓷釉。玻璃和陶瓷釉的制備可以采用傳統(tǒng)工藝和方法。
[0017]當(dāng)著色劑為吸附Cr6+后的活性炭或改性活性炭時(shí),通過添加量的控制,可以得到棕色到綠色不同顏色的玻璃。
[0018]在本發(fā)明的具體實(shí)施例中,當(dāng)金屬離子為鉻離子時(shí),著色劑的用量在有色玻璃或陶瓷釉配料中占1.66-9.64wt%。其中有色玻璃或陶瓷釉的配料指的是制備有色玻璃或陶瓷釉時(shí)的所有原料之和。
[0019]本發(fā)明為吸附金屬離子后的活性炭或改性活性炭提供了一種新的用途,尤其是為吸附六價(jià)鉻后的活性炭或改性活性炭提供了一種新的用途,通過活性炭或改性活性炭將金屬離子吸附后作為著色劑用于玻璃或陶瓷釉制備中,避免了吸附金屬離子后的廢棄活性炭的二次污染,保護(hù)了環(huán)境。利用本發(fā)明可以使金屬離子得到更好的回收利用,節(jié)約了資源,并且當(dāng)該著色劑用于玻璃或陶瓷釉中時(shí),玻璃或陶瓷釉的化學(xué)穩(wěn)定性高,且金屬離子進(jìn)入玻璃后將被永久性地固化,安全持久,變廢為寶,并可循環(huán)利用。
【附圖說明】
[0020]圖1為實(shí)施例1和2所得玻璃的光譜曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明,下述說明僅是示例性的,并不對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行限制。
[0022]下述實(shí)施例中,所用活性炭為普通的市售活性炭,N2等溫吸附測(cè)得活性炭的比表面積為 411.16m2/g、孔容為 0.375cm3/g、孔徑為 0.548nm。
[0023]實(shí)施例1
在10mg/L的六價(jià)鉻離子水溶液或含10mg/L六價(jià)鉻離子的廢水中,按照0.002g/ml的量加入活性碳,調(diào)節(jié)pH值至2-3,在25°C下磁力攪拌或震蕩lh,然后過濾將活性炭干燥,得著色劑。采用比色法測(cè)得溶液中Cr離子濃度,計(jì)算得出著色劑中含Cr量為4.36mg/g活性碳。
[0024]將上述著色劑用于制備鈉鈣硅酸鹽玻璃,基礎(chǔ)玻璃組成為(wt%):Na20 22%、CaO12%、S12 60%、MgO 4%、Al2O3 2%。按照該基礎(chǔ)玻璃組成選擇原料,其中S12由石英砂引入,CaO可以由氧化鈣或碳酸鈣引入,Na2O由碳酸鈉引入,MgO由氧化鎂或堿式碳酸鎂引入,Al2O3由Al(OH) 3引入(這些原料稱為主要原料,下同);在主要原料的基礎(chǔ)上,還可以按照常規(guī)比例加入輔助原料(著色劑、澄清劑、助溶劑等),例如可以加入主要原料之和的0.5wt%的Sb2O3或主要原料之和的1.2wt%的NaNO3作為澄清劑,還可以加入主要原料之和的1.03wt%的CaF2作為助熔劑。此外,在玻璃配料中還加入本實(shí)施例著色劑,著色劑用量分別為配料(所有原料)總質(zhì)量的9.64%,5.16%,3.48%、1.66%。將所有上述各原料混合均勻后放入坩禍中,將坩禍在馬弗爐中以5°C /min的升溫速率升溫至1350°C并保溫2h,得玻璃液,所得玻璃液組成均勻、無(wú)氣泡,將玻璃液倒入模具中成型并在550 °C下退火2h,得到鈉硅酸鹽玻璃。著色劑含量為9.64%,5.16%,3.48%、1.66%時(shí),所得玻璃的顏色分別為深棕色、棕色、黃綠色和綠色,它們的光譜曲線依次如圖1中曲線1-4所示。
[0025]實(shí)施例2
在濃度為50mg/L的六價(jià)鉻離子水溶液或含50mg/L六價(jià)鉻離子的廢水中,按照0.002g/ml的量加入活性炭,調(diào)節(jié)pH值至2-3,在25°C下磁力攪拌或震蕩3h,然后過濾將活性炭干燥,得著色劑。采用比色法測(cè)得溶液中Cr離子濃度,計(jì)算得出著色劑中含Cr量為17.23mg/g活性炭。
[0026]將上述著色劑用于制備鈉鈣硅酸鹽玻璃,基礎(chǔ)玻璃組成為(wt%):Na20 22%、CaO12%、S12 60%,MgO 4%, Al2O3 2%。按照基礎(chǔ)玻璃組成選擇原料,并按常規(guī)比例添加澄清劑和助熔劑作為輔助原料,同時(shí)加入本實(shí)施例著色劑,著色劑占所有原料總量的2.63wt%o將上述各原料混合均勻后放入坩禍中,將坩禍在馬弗爐中以5°C /min的升溫速率升溫至1350°C并保溫2h,得玻璃液,所得玻璃液組成均勻、無(wú)氣泡,將玻璃液倒入模具中成型并在550 0C下退火2h,得到綠色的鈉硅酸鹽玻璃。該綠色鈉硅酸鹽玻璃的光譜曲線如圖1中曲線5所示。同時(shí),按照上述同樣的方法制備一不加著色劑的無(wú)色對(duì)比玻璃。無(wú)色的對(duì)比玻璃的光譜曲線如圖1中曲線6所示。
[0027]上述實(shí)施例并非窮舉,上述實(shí)施例的其他替換方式,例如采用不同的吸附方法、采用不同參數(shù)的活性炭、采用不同方法制得的改性活性炭得到的含鉻著色劑、采用不同的制備方法制得的以本發(fā)明著色劑為原料的有色玻璃等,都在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.廢棄吸附劑作為著色劑的應(yīng)用,其特征是:所述廢棄吸附劑是吸附金屬離子后得到的活性炭或改性活性炭。
2.一種著色劑,其特征是:有效成分為負(fù)載在活性炭或改性活性炭上的金屬離子。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的著色劑,其特征是:所述金屬離子為Cr3+或/和Cr 6+。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的著色劑,其特征是:鉻離子在活性碳中的含量為4.36-17.23mg/g。
5.一種權(quán)利要求2、3或4所述的著色劑的制備方法,其特征是:取含有金屬離子的水溶液或廢水,向其中加入活性炭或改性活性炭吸附,吸附后將活性炭或改性活性炭干燥,得著色劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法,其特征是:金屬離子為Cr6+時(shí),Cr 6+進(jìn)入活性炭或改性活性炭后,活性炭或改性活性炭將Cr6+部分或全部還原為Cr 3+。
7.一種有色玻璃或陶瓷釉,其特征是:原料包括權(quán)利要求2、3或4所述的著色劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的有色玻璃或陶瓷釉,其特征是:金屬離子為鉻離子時(shí),著色劑的用量在有色玻璃或陶瓷釉配料中占1.66-9.64wt%。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種廢棄吸附劑作為著色劑的應(yīng)用,所得著色劑及其制備和應(yīng)用,所述廢棄吸附劑是吸附金屬離子后得到的活性炭或改性活性炭,著色劑以該廢棄吸附劑為有效成分。其中,金屬離子優(yōu)選為Cr3+或/和Cr6+。本發(fā)明為吸附金屬離子后的活性炭或改性活性炭提供了一種新的用途,通過活性炭或改性活性炭將金屬離子吸附后作為著色劑用于玻璃或陶瓷釉制備中,避免了吸附金屬離子后的廢棄活性炭的二次污染,保護(hù)了環(huán)境。利用本發(fā)明可以使金屬離子得到更好的回收利用,節(jié)約了資源,并且當(dāng)該著色劑用于玻璃或陶瓷釉中時(shí),玻璃或陶瓷釉的化學(xué)穩(wěn)定性高,且金屬離子進(jìn)入玻璃后將被永久性地固化,安全持久,變廢為寶,并可循環(huán)利用。
【IPC分類】C03C8-14
【公開號(hào)】CN104829135
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510146863
【發(fā)明人】劉世權(quán), 黃美苓
【申請(qǐng)人】濟(jì)南大學(xué)
【公開日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年3月31日
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