本發(fā)明涉及炭-沸石復(fù)合材料，尤其涉及一種氣化渣基炭-沸石復(fù)合材料的制備及其應(yīng)用方法。

背景技術(shù)：

1、氣化渣是在煤與氧氣或富氧空氣發(fā)生不完全燃燒生成co和h2的過程中，煤中無機(jī)礦物質(zhì)經(jīng)過不同的物理化學(xué)轉(zhuǎn)變并伴隨著煤中殘留的碳顆粒形成的固態(tài)殘?jiān)?，是現(xiàn)代煤化工過程中產(chǎn)生的碳灰復(fù)合固體廢棄物。其儲量巨大，堆積和填埋會占用珍貴的土地資源，同時嚴(yán)重破壞周圍的地質(zhì)環(huán)境。因此，如何實(shí)現(xiàn)氣化渣固廢的資源化利用以解決嚴(yán)峻的生態(tài)問題是目前亟需解決的問題。

2、例如，現(xiàn)有專利cn106336164a和cn106467376a分別公開了一種利用氣化渣制備免燒磚的方法，以氣化渣為原料，向其中添加水泥、豆沙石或煤矸石和鋼渣等物質(zhì)調(diào)節(jié)組成比例進(jìn)行混合，經(jīng)過成型-養(yǎng)護(hù)后得到免燒磚產(chǎn)品。基于其化學(xué)組成特點(diǎn)，cn103936134a公開了一種利用合成氨氣化渣處理含酚廢水的方法，將氣化渣與稀堿氫氧化鈉進(jìn)行混合反應(yīng)后，經(jīng)過水洗-干燥得到改性氣化渣，其中顆粒表面及孔道的吸附性能大幅調(diào)高，其廢水中酚的脫除率可達(dá)90％左右?；跉饣剂扛叩奶攸c(diǎn)，cn102980195a公開了一種煤化工氣化渣的處理方法，將氣化渣與煤泥均勻混合后再加入白泥漿，通過輸送管道將其送至流化床鍋爐進(jìn)行燃燒，提高其中碳的利用效率。

3、但是，隨著我國工業(yè)化的快速發(fā)展和國民環(huán)保意識的提高，工業(yè)廢水的凈化處理越來越受到關(guān)注。許多工業(yè)廢水中存在大量的氨氮和有機(jī)物，危害人類身體健康。而上述方法雖然提高了氣化渣的資源化利用，但是其并不能同時提高對廢水中氨氮的吸附以及對有機(jī)物的降解作用。

4、中國專利cn113289578a公開了一種氣化渣基復(fù)合氨氮吸附劑及其制備方法與再生方法及應(yīng)用和處理含氨氮廢水的方法。首先將氣化渣進(jìn)行炭灰分離，得到富碳渣；然后在堿性條件和水存在下，將富碳渣、鈉源物質(zhì)和鋁源物質(zhì)進(jìn)行水熱反應(yīng)，得到氣化渣基復(fù)合氨氮吸附劑。但是上述方法處理過程復(fù)雜，需要先制備富碳渣。且該方法制備的材料只能用于吸附氨氮，并沒有炭催化降解有機(jī)物的作用。

5、因此，提供一種氨氮和有機(jī)物去除率高、成本低、能再生使用的吸附催化復(fù)合功能材料同時能夠?qū)崿F(xiàn)氣化渣固廢資源的有效利用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種氣化渣基炭-沸石復(fù)合材料的制備及其應(yīng)用方法，該方法工藝簡單、制備成本低，并且同時實(shí)現(xiàn)了氣化渣的高附加值利用，達(dá)到了以廢治廢的目的，兼具經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

2、本發(fā)明所述一種氣化渣基炭-沸石復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

3、(1)將氣化渣洗滌至中性，烘干，得到干燥原料；

4、(2)將所述氣化渣與堿、硅源物質(zhì)、表面活性劑和水進(jìn)行混合，得到混合漿料；

5、(3)將步驟(2)中的混合漿料陳化處理，然后置于水熱釜內(nèi)進(jìn)行水熱反應(yīng)；

6、(4)水熱反應(yīng)完成后將水熱反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行洗滌、固液分離和干燥，得到所述氣化渣基炭-沸石復(fù)合材料。

7、本發(fā)明添加表面活性劑一方面通過空間位阻效應(yīng)調(diào)控沸石的形貌，將其調(diào)整為薄片狀沸石，提高吸附反應(yīng)速率；另一方面利用表面活性劑的官能團(tuán)對炭質(zhì)表面改性，提高其催化過硫酸鹽催化降解有機(jī)物的性能。

8、優(yōu)選的，步驟(2)所述的堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀中的任意一種；所述硅源物質(zhì)為硅溶膠、無定型二氧化硅中的任意一種；所述表面活性劑為季銨鹽表面活性劑；

9、所述季銨鹽表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨、八烷基三甲基溴化銨、雙癸基二甲基溴化銨中的任意一種。

10、優(yōu)選的，步驟(2)所述的氣化渣、堿、硅源物質(zhì)、表面活性劑和水的比例為5～6g：1～2g：5～10g：1～5g：20～50ml。

11、優(yōu)選的，步驟(3)所述陳化在超聲條件下進(jìn)行；所述超聲處理的功率為20～40khz；所述陳化處理的溫度為20-30℃，陳化時間為2-5h。

12、優(yōu)選的，步驟(3)所述的水熱反應(yīng)的溫度為120～150℃，水熱時間為8-28h。

13、優(yōu)選的，步驟(4)所述洗滌采用的洗滌液體為蒸餾水，所述干燥的溫度為60～80℃。

14、本發(fā)明的另一目的是提供一種上述方法制備的氣化渣基炭-沸石復(fù)合材料，所述炭-沸石復(fù)合材料的粒徑為2～5μm，孔徑為5.5～7.2nm，比表面積為65～80m2/g。

15、所述氣化渣基炭-沸石復(fù)合材料可以再生使用，所述氣化渣基炭-沸石復(fù)合材料的再生方法，包括以下步驟：

16、將所述氣化渣基炭-沸石復(fù)合材料浸泡于85～95℃的再生溶液中1～3h，經(jīng)固液分離干燥后得到再生的氣化渣基炭-沸石復(fù)合材料；

17、所述再生溶液為含有1～3％的季銨鹽表面活性劑的飽和氯化鈉溶液。

18、本發(fā)明還提供了一種氣化渣基炭-沸石復(fù)合材料的應(yīng)用方法，利用所述炭-沸石復(fù)合材料吸附廢水中的氨氮化合物和催化降解水中的難降解有機(jī)物，具體方法為：

19、向含氨氮和難降解有機(jī)物的廢水中添加5～10g/l氣化渣基炭-沸石復(fù)合材料，然后添加1～1.5g/l氧化劑，在室溫下進(jìn)行吸附催化70～90min；所述氧化劑為過硫酸鈉或過硫酸鉀。

20、所述氨氮是指在水中以氨或以銨離子形式存在的化合氮，即以游離氨(nh3)和銨離子(nh4+)形式存在的氮；所述難降解有機(jī)物是指水中難以被生化處理降解的有機(jī)物，如苯酚、雙酚a等有機(jī)物。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

22、(1)本發(fā)明制備的氣化渣基炭-沸石復(fù)合材料對低濃度氨氮和難降解有機(jī)物廢水具有良好去除效果。對含氨氮和難降解有機(jī)物的無機(jī)-有機(jī)復(fù)合廢水，如煤化工廢水，具有良好處理效果。

23、(2)本發(fā)明制得的材料中沸石形貌可控，通過添加表面活性劑使得生成更多薄片狀沸石，吸附反應(yīng)通量提高，加速吸附過程反應(yīng)速率；同時，添加表面活性劑改性炭，使得炭-沸石復(fù)合材料中炭表面具有更多官能團(tuán)，提高其催化過硫酸鹽降解苯酚的能力。因此，是在一個水熱過程中通過添加表面活性劑同時實(shí)現(xiàn)調(diào)控沸石形貌和改性炭質(zhì)的兩個作用。

24、(3)本發(fā)明炭-沸石復(fù)合材料的應(yīng)用方式不同于沸石直接吸附，而是在沸石對氨氮吸附的同時，炭對有機(jī)物進(jìn)行催化降解，所以在廢水中添加過硫酸鹽作為氧化劑，基本過程是炭催化過硫酸鹽產(chǎn)生自由基或者非自由基，這些活性物種進(jìn)一步與有機(jī)物反應(yīng)，達(dá)到降解有機(jī)物的目的；與此同時，沸石組分通過離子交換作用吸附氨氮無機(jī)離子。

25、(2)本發(fā)明制備的氣化渣基炭-沸石復(fù)合材料可再生使用，再生方法簡單且再生后仍具有良好的氨氮和難降解有機(jī)廢水去除性能；具體再生方式是采用飽和氯化鈉清洗沸石再生；同時，添加表面活性劑洗滌對炭進(jìn)行表面改性再生。本發(fā)明的洗滌再生方式所需溫度低，易于操作，洗滌液也循環(huán)使用，且再生后效果顯著。

26、(3)本發(fā)明是利用氣化渣制備氣化渣基炭-沸石復(fù)合材料，該工藝簡單、制備成本低，并且同時實(shí)現(xiàn)了氣化渣的高附加值利用，達(dá)到了以廢治廢的目的，兼具經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。