糖蜜酒精廢液改性活性白土顆粒吸附劑及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于活性白土顆粒制備及應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及一種糖蜜酒精廢液改性活性白土顆粒吸附劑及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]膨潤土是以蒙脫石為主要成分的粘土類礦物，因其具有獨特的片層結(jié)構(gòu)及較好的離子交換性能，在環(huán)保領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。由膨潤土酸化改性制備的氫型膨潤土，即活性白土，具有比表面積大、孔道結(jié)構(gòu)良好等優(yōu)點，在吸附領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。但粉末狀活性白土懸浮分散能力強，遇水成泥漿狀，存在著過濾特性差、過濾裝置濾面易堵塞等缺點，在實際應(yīng)用中存在著固液分離較困難問題。隨著環(huán)保需求和生產(chǎn)過程的自動化程度不斷提高，粉狀產(chǎn)品顆?；呀?jīng)成為粉體后處理技術(shù)的必然趨勢，將粉末狀活性白土制成具有一定強度、大小和比表面積的顆粒狀吸附劑，在吸附應(yīng)用上相對粉末活性白土具有后繼分離工藝簡單、動力消耗少等優(yōu)點。因此，顆?；钚园淄廖絼┑闹苽渚哂兄匾默F(xiàn)實意義和應(yīng)用價值。
[0003]我國27個省、市和自治區(qū)的地下水氟含量普遍超標(biāo)，而由這些氟含量超標(biāo)的地下水凈化得到的飲用水也通常很難達到我國關(guān)于飲用水中氟離子的控制標(biāo)準(zhǔn)。研究顯示，某些改性后的膨潤土對氟離子有良好的吸附效果，在實際處理使用時，使用膨潤土及改性膨潤土粉末對污染廢水進行處理，處理后的水體會產(chǎn)生固液分離困難，導(dǎo)致要求使用過濾儀器。因為吸附劑是粉末的形狀，會導(dǎo)致分離時過濾特性不良、過濾裝置濾網(wǎng)易堵塞的缺點。如果使用造粒的方式將吸附劑制作成顆粒的形狀，就可以使操作工藝比較簡單，同時消耗動力少，更容易回收利用。
[0004]糖蜜酒精廢液是制糖工業(yè)中利用其中所產(chǎn)生的副產(chǎn)品糖蜜通過發(fā)酵生產(chǎn)酒精時，從蒸餾塔釜底排出的一種高濃度有機殘留液，該殘留液含有大量的菌體殘骸、殘?zhí)?、色素、無機鹽等，不但COD高(常常達到8Χ104-15Χ104π^.?/)，而且色度深。近年來，隨著生態(tài)文明建設(shè)的要求不斷提高，該廢液所產(chǎn)生的影響和危害日漸加深，引起了許多企業(yè)和科研人員的高度關(guān)注，如何控制和處理糖蜜酒精廢液的排放成為一項具有現(xiàn)實意義的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種節(jié)約資源、性能優(yōu)良、使用方便的糖蜜酒精廢液改性活性白土顆粒吸附劑及其制備方法和應(yīng)用，實現(xiàn)以廢治廢，并獲得良好的循環(huán)經(jīng)濟效益。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:糖蜜酒精廢液改性活性白土顆粒吸附劑，以活性白土為基礎(chǔ)原料、糖蜜酒精廢液作為造孔劑、三氯化鋁作為粘結(jié)劑制成。
[0007]糖蜜酒精廢液與活性白土的質(zhì)量配比比值為0.2-0.7，三氯化鋁與活性白土的質(zhì)量配比比值為0.01-0.2。
[0008]糖蜜酒精廢液與活性白土的質(zhì)量配比比值為0.35，三氯化鋁與活性白土的質(zhì)量配比比值為0.05。
[0009]上述糖蜜酒精廢液改性活性白土顆粒吸附劑的制備方法，將糖蜜酒精廢液與活性白土充分攪拌并混合，然后用適量去離子水溶解三氯化鋁制成三氯化鋁溶液，將三氯化鋁溶液加入糖蜜酒精廢液與活性白土的混合物中，充分攪拌使其呈泥狀；然后，將物料造成顆粒狀置于烘箱干燥，待顆粒物料水分充分蒸發(fā)后，將其放入馬弗爐煅燒，最后室溫冷卻即可。
[0010]煅燒溫度為300-600攝氏度，煅燒時間為2-5小時。
[0011 ] 煅燒溫度為400攝氏度，煅燒時間為4小時。
[0012]干燥溫度為105攝氏度。
[0013]上述糖蜜酒精廢液改性活性白土顆粒吸附劑在水處理方面的應(yīng)用。
[0014]糖蜜酒精廢液改性活性白土顆粒吸附劑用于吸附氟離子。
[0015]針對目前粉末活性白土吸附材料使用性能欠佳以及糖蜜酒精廢液處理難的問題，發(fā)明人從循環(huán)經(jīng)濟的角度出發(fā)，以活性白土為基礎(chǔ)原料、糖蜜酒精廢液作為造孔劑、三氯化鋁作為粘結(jié)劑研制了一種糖蜜酒精廢液改性活性白土顆粒吸附劑。因為糖蜜酒精廢液本身含有大量有機物質(zhì)，高溫煅燒活性白土和糖蜜酒精廢液混合物時，有機物會燃燒生成二氧化碳氣體，使活性白土形成多孔結(jié)構(gòu)。據(jù)此，發(fā)明人還建立了相應(yīng)的制備方法，并最終確定了其最佳工藝。本發(fā)明不引入其他常規(guī)有機造孔劑(天然纖維、高分子聚合物、有機酸等)，而是利用制糖副產(chǎn)物糖蜜酒精廢液作為造孔劑，達到變廢為寶的目的，節(jié)約資源，減少污染廢液排放；同時，本發(fā)明獲得的改性活性白土顆粒吸附劑具有穩(wěn)定高效吸附氟離子的能力，可廣泛用于水處理方面。因此，本發(fā)明實現(xiàn)了以廢治廢，并獲得良好的循環(huán)經(jīng)濟效益。
【附圖說明】
[0016]圖1是糖蜜酒精廢液與活性白土質(zhì)量比值對除氟率的影響結(jié)果圖。
[0017]圖2是三氯化鋁與活性白土質(zhì)量比值對除氟率的影響結(jié)果圖。
[0018]圖3是三氯化鋁與活性白土質(zhì)量比值對顆粒吸附劑硬度影響結(jié)果圖。
[0019]圖4是煅燒溫度對顆粒吸附劑除氟效果影響結(jié)果圖。
[0020]圖5是煅燒溫度對顆粒吸附劑的硬度影響結(jié)果圖。
[0021]圖6是煅燒時間對顆粒吸附劑除氟率的影響結(jié)果圖。
[0022]圖7是煅燒溫度對顆粒吸附劑的硬度影響結(jié)果圖。
【具體實施方式】
[0023]糖蜜酒精廢液改性制備活性白土顆粒吸附劑的研究
[0024]—、研究內(nèi)容
[0025]原理:因為糖蜜酒精廢液本身含有大量有機物質(zhì)，高溫煅燒活性白土和糖蜜酒精廢液混合物時，有機物會燃燒生成二氧化碳氣體，使活性白土形成多孔結(jié)構(gòu)，因此能提高吸附劑的吸附性能。
[0026]配方:以活性白土為基礎(chǔ)原料、糖蜜酒精廢液作為造孔劑、三氯化鋁作為粘結(jié)劑。
[0027]制法:將糖蜜酒精廢液與活性白土充分攪拌并混合，然后用適量去離子水溶解三氯化鋁制成三氯化鋁溶液，將三氯化鋁溶液加入糖蜜酒精廢液與活性白土的混合物中，充分攪拌使其呈泥狀；然后，將物料造成顆粒狀(直徑3.5mm，高度為4.5_5mm的圓柱形顆粒)置于烘箱105攝氏度干燥，待顆粒物料水分充分蒸發(fā)后，將其放入馬弗爐煅燒，最后室溫冷卻即可。
[0028]顆粒吸附劑除氟效果的測定:采用氟離子選擇性電極法，以氟化鈉溶液模擬廢水，通過測定氟化鈉溶液吸附前后，氟離子電極電位，在根據(jù)氟離子濃度與電極電位標(biāo)準(zhǔn)曲線，計算出吸附前后，氟化鈉溶液中氟離子的濃度，根據(jù)其濃度的改變計算出所制備的糖蜜酒精廢液改性膨潤土顆粒吸附劑的除氟效果。稱取約0.5g試樣放入10mL塑料燒杯中，并在每組燒杯中加入50mL的NaF溶液(F濃度為5mg/L)，置于水浴恒溫振蕩器中，設(shè)定轉(zhuǎn)速150轉(zhuǎn)/min，時間lh。n = (1_C1F/Cidf )*100%，其中，Cidf為未吸附時原液氟離子濃度，Cif為吸附后氟離子濃度，η為除氟率。
[0029]二、研究實驗
[0030]1.糖蜜酒精廢液與活性白土的質(zhì)量比值對顆粒吸附劑氟去除率的影響
[0031]實驗中，固定總物料質(zhì)量10g，其中粘結(jié)劑AlCl3S 0.375g，改變糖蜜酒精廢液與活性白土的質(zhì)量，使它們有不同的質(zhì)量配比。將不同質(zhì)量配比的糖蜜酒精廢液與活性白土充分攪拌并混合，然后用約3mL去離子水溶解0.375g三氯化鋁制成三氯化鋁溶液，將三氯化鋁溶液加入糖蜜酒精廢液與活性白土的混合物中，充分攪拌使其呈泥狀；然后，將物料造成顆粒狀置于烘箱105攝氏度干燥，待顆粒物料水分充分蒸發(fā)后，將其放入馬弗爐500攝氏度煅燒4h，最后室溫冷卻即可。
[0032]制備6組糖蜜酒精廢液與活性白土不同配比的試樣，考察不同糖蜜酒精廢液與活性白土配比比值對顆粒吸附劑除氟效果的影響，結(jié)果如圖1。由圖1可知，顆粒吸附劑除氟率隨糖蜜酒精廢液與活性白土質(zhì)量配比的改變而改變，未加糖蜜酒精廢液時，單獨AlCl3粘結(jié)制備的活性白土顆粒的除氟率為9.19%，而糖蜜酒精廢液與活性白土的配比比值在0-0.35之間時，除氟率隨其增大而增大，當(dāng)糖蜜酒精廢液與活性白土質(zhì)量比值超過0.45時，除氟率隨其增大而減小。結(jié)果顯示，添加糖蜜酒精廢液改性可以使活性白土提高除氟率。由于制備顆粒吸附劑的數(shù)量與活性白土用量有關(guān)，活性白土用量多時，可制備更多的顆粒吸附劑，所以本實驗選擇糖蜜酒精廢液與活性白土的配比比值為0.35。
[0033]