一種以白泥和油頁巖灰為原料制備復(fù)合吸附劑的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種合成裝置，具體涉及一種以油頁巖灰和白泥為原料制備復(fù)合吸附材料的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]應(yīng)用油頁巖灰等工業(yè)廢物生產(chǎn)工業(yè)廢水吸附劑，既可實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢物的無害化、資源化處理，又可降低吸附劑的生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)社會(huì)環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益的雙贏，因此該研究對(duì)于能源和環(huán)保方面具有重要的研究?jī)r(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]以白泥和油頁巖灰為原料制備鈾吸附劑和固化劑的方法(公開號(hào)-:CN103752261A)，通過廢物間的聯(lián)合使用，在擴(kuò)展產(chǎn)品范圍、減少廢物產(chǎn)出等方面取得了較好的技術(shù)效果，在實(shí)際應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)以下技術(shù)問題仍需進(jìn)一步完善:
[0004]1油頁巖灰刻蝕成本高，首先采用油頁巖和氯化鈉在1000-1200K高溫活化3-10h的方法，多次采用鹽酸提取的方法，實(shí)現(xiàn)硅鋁分離。在此過程中能耗高，而且鹽酸揮發(fā)損失嚴(yán)重。
[0005]2酸堿使用量相對(duì)較高，盡管在本項(xiàng)技術(shù)中采用了主要以工業(yè)廢物為原料制備類水滑石類化合物與水化硅酸鈣類物質(zhì)，所使用的試劑僅為普通酸堿，但是反應(yīng)體系酸堿使用量相對(duì)較高。這主要是由于油頁巖灰中硅鋁相互混雜的一起，而且多以硅鋁酸鹽形式存在，通過酸提取的方法盡管可以達(dá)到分離硅鋁的技術(shù)效果，但是提取分離效率較低，往往需要較高溫度多次提取才能達(dá)到較好的提純效果，鹽酸使用量大。而且導(dǎo)致鋁的提取液為強(qiáng)酸性溶液，在后期制備類水滑石過程中，溶液調(diào)整到所需要的堿性條件，需要大量的堿。白泥煅燒產(chǎn)生的C02，沒有被有效利用，而且污染環(huán)境。
[0006]此外，兩種材料在結(jié)構(gòu)組成、機(jī)理性能方面存在相應(yīng)的互補(bǔ)性，如能實(shí)現(xiàn)有效的復(fù)合將會(huì)產(chǎn)生如下有益效果:復(fù)合材料可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于多種物質(zhì)的吸附。水化硅酸鈣的吸附機(jī)理為陽離子離子交換，其在重金屬離子吸附方面具有優(yōu)良的性能，但是對(duì)于陰離子的吸附能力較弱。水滑石類化合物板層間的陰離子具有離子交換能力，對(duì)于陰離子吸附性能更為突出。二者復(fù)合可以對(duì)多種復(fù)雜物質(zhì)吸附和緩釋，尤其是可以同時(shí)處理陰陽離子廢物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本項(xiàng)發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，提供了一種以油頁巖灰和白泥為原料，制備水滑石-水化硅酸鈣復(fù)合材料的制備方法和設(shè)備，具體研究方案如下:
[0008]具體制備反應(yīng)過程為:將油頁巖灰與堿混合后，硅鋁溶解，調(diào)整的pH為0-3，分離獲得溶液以鋁為主的金屬離子溶液和硅酸，硅酸按照物質(zhì)的量比Si02:Na20=l的比例，加入質(zhì)量比為NaOH溶液，在水熱90°C、lh條件下，獲得透明硅酸鈉溶液。按照二價(jià)和三價(jià)金屬離子摩爾比為5:1的比例加入由白泥制得的CaC 12，調(diào)整pH值為5，滴加10%的氫氧化鈉溶液，使得pH值升高至10，整個(gè)滴加氫氧化鈉過程5-24h。按照鈣硅摩爾比為5:2的比例滴加硅酸鈉溶液，實(shí)現(xiàn)在水滑石表面生長(zhǎng)水化硅酸鈣的目的，獲得復(fù)合材料。進(jìn)一步按照鈣硅摩爾數(shù)比為1.5:1的比例加入白泥制得的CaCl2和制得的硅酸鈉溶液，水洗、凍干。
[0009]為完成以上制備過程，同時(shí)減少酸堿使用量且降低能耗，本申請(qǐng)所采用的裝置如下:
[0010]將油頁巖灰渣NaOH共同煅燒后的產(chǎn)物放入第一罐中用水溶解，罐體1設(shè)有保溫層1-1，其中含有蛇形加熱管1-2，第一濾板，溶解過程升溫至75-95°C，過濾，不溶物質(zhì)留于濾板上，溶液按照3:1-1:3比例排入放入第二罐和第三罐中罐體2和3分別設(shè)有保溫層2-1和3-1，其中含有蛇形加熱管2-2和3-2，第二濾板和3-3，蛇形加熱管2-2和3-2分別與第四罐的蛇形管4-2相連，加熱后的冷卻水排入按照前期反應(yīng)所需白泥的第四罐中。通過這種管路連接實(shí)現(xiàn)了將高溫堿液的熱能轉(zhuǎn)移到第四罐中，降溫后的第二罐和第三罐，可加入鹽酸，鹽酸不易揮發(fā)。添加鹽酸調(diào)整第二罐的pH值為0-3，第三罐的為9-10。此時(shí)第二罐中固體為硅酸，溶液為金屬離子酸溶液。第二罐中部分酸液注入第四罐中，第四罐開啟壓縮空氣，壓縮空氣出口4-4位于第四罐底部第四濾板的下面，出口前端鏈接單項(xiàng)擋片4-5，出口前端鏈接氣體單向閥，壓縮空氣管線為倒U型設(shè)計(jì)，頂端高于罐體，低端設(shè)有排水口，以上設(shè)計(jì)可防止溶液倒流。第四罐中產(chǎn)生的C02氣體隨同壓縮空氣排入第三罐中，中和第三罐中的堿液。底部通入壓縮空氣的作用除了帶走C02氣體外，可以有效避免白泥與濾板粘連，這種粘連既不利于反應(yīng)的進(jìn)行，同時(shí)也難于抽濾。此外，溶液中大量氣體的涌入可以降低C02的溶解度，在水滑石尤其是鈣鋁水滑石的制備過程中，C02將容易導(dǎo)致碳酸鈣的生成，因此去除⑶2是非常必要的。反應(yīng)結(jié)束后，將第四罐中的溶液轉(zhuǎn)入第一罐中后，第四罐中加入相應(yīng)的白泥，加入鹽酸，產(chǎn)生的二氧化碳排入第三罐中。
[0011 ]生成的二氧化碳和壓縮空氣中的二氧化碳，以及少量的HC1氣體，調(diào)整第三罐中組分，使得硅酸和氫氧化鋁析出后，過濾。將第二罐中的剩余的酸液轉(zhuǎn)入第三罐中，第三罐中的氫氧化鋁溶解后酸液轉(zhuǎn)入第一罐。第二罐加入30%的熱氫氧化鈉溶液，待沉淀溶解后，轉(zhuǎn)入第三罐中，反應(yīng)結(jié)束后，轉(zhuǎn)化為硅酸鈉溶液。第四罐頂部設(shè)有氣體排出口4-6，通過管線4-7與第三罐相連，管線4-7中部設(shè)有可變形的不銹鋼軟管4-8和卡夾部件4-9.這保證了排氣口位置可以調(diào)整。
[0012]通過將第四罐中的CaCl2加入第一罐的方式，調(diào)整二價(jià)和三價(jià)金屬離子摩爾比為5:1，完成水滑石的制備，進(jìn)一步第四罐中的CaCl2加入第三罐的硅酸鈉，完成復(fù)合吸附材料的制備。
[0013]—種以白泥和油頁巖灰為原料制備復(fù)合吸附劑的裝置，包括第一罐、第二罐、第三罐、第四罐四個(gè)反應(yīng)罐，罐體底部分別設(shè)有第一濾板、第二濾板、第三濾板、第四濾板;第一罐底部排料口通過管線與第二罐、第三罐相連接，第二罐底部排料口通過管線與第一罐、第三罐、第四罐相連接，第三罐底部排料口通過管線與第一罐、第四罐相連接;第四罐底部排料口通過管線與第一罐相連接;第四罐第四濾板下面接有壓縮空氣出口 4-4，出口前端連接單項(xiàng)擋片4-5，壓縮空氣管線為倒U型設(shè)計(jì)，頂端高于罐體;第四罐頂部設(shè)有氣體排出口 4-6，通過管線4-7與第三罐相連，管線4-7中部設(shè)有可變形的不銹鋼軟管4-8和卡夾部件4-9。
[0014]本申請(qǐng)的技術(shù)特征說明及有益效果:
[0015]本申請(qǐng)并沒有將全部的堿液都轉(zhuǎn)化為酸液，分離硅鋁，而是通過對(duì)于設(shè)備的改進(jìn)，分別采用部分應(yīng)用強(qiáng)酸條件下分離硅鋁，部分獲得硅鋁制備成硅酸和氫氧化鋁，過濾后除去大量的碳酸鈉和氯化鈉溶液，剩余的硅酸和氫氧化鋁固體進(jìn)一步用已經(jīng)溶解鋁離子的強(qiáng)酸溶液溶解，這種改進(jìn)一方面可以減少因大量溶液存在對(duì)于酸的稀釋，對(duì)于反應(yīng)的影響，另一方面可以減少碳酸鈉對(duì)于酸的消耗，可以大量減少鹽酸的消耗。
[0016]本申請(qǐng)中第四罐底部通入壓縮空氣的作用除可以帶走C02氣體外，可以有效避免白泥與濾板粘連，這種粘連既不利于反應(yīng)的進(jìn)行，同時(shí)也難于抽濾。此外，溶液中大量氣體的涌入可以降低C02的溶解度，在水滑石尤其是鈣鋁水滑石的制備過程中，C02將容易導(dǎo)致碳酸鈣的生成，因此去除C02是非常必要的。
【附圖說明】
[0017]附圖1實(shí)施例1設(shè)備圖
[0018]附圖2實(shí)施例1設(shè)備圖中局部放大圖
【具體實(shí)施方式】
[0019]實(shí)施例1
[0020]—種以白泥和油頁巖灰為原料制備復(fù)合吸附劑的裝置，包括第一罐、第二罐、第三罐、第四罐四個(gè)反應(yīng)罐，罐體底部分別設(shè)有第一濾板、第二濾板、第三濾板、第四濾板;第一罐底部排料口通過管線與第二罐、第三罐相連接，第二罐底部排料口通過管線與第一罐、第二罐、第三罐相連接，第三罐底部排料口通過管線與第一罐、第四罐相連接;第四罐底部排料口通過管線與第一罐相連接;第四罐第四濾板下面接有壓縮空氣出口 4-4，出口前端鏈接單項(xiàng)擋片4-5，壓縮空氣管線為倒U型設(shè)計(jì)，頂端高于罐體;第四罐頂部設(shè)有氣體排出口 4-6，通過管線4-7與第三罐相連，管線4-7中部設(shè)有可變形的不銹鋼軟管4-8和卡夾部件4-9。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種以白泥和油頁巖灰為原料制備復(fù)合吸附劑的裝置，其包括第一罐、第二罐、第三罐、第四罐四個(gè)反應(yīng)罐，罐體底部分別設(shè)有第一濾板、第二濾板、第三濾板、第四濾板;第一罐底部排料口通過管線與第二罐、第三罐相連接，第二罐底部排料口通過管線與第一罐、第二罐、第三罐相連接，第三罐底部排料口通過管線與第一罐、第四罐相連接;第四罐底部排料口通過管線與第一罐相連接;第四罐第四濾板下面接有壓縮空氣出口(4-4)，出口前端鏈接單項(xiàng)擋片(4-5)，壓縮空氣管線為倒U型設(shè)計(jì)，頂端高于罐體;第四罐頂部設(shè)有氣體排出口(4-6)，通過管線(4-7)與第三罐相連，管線(4-7)中部設(shè)有可變形的不銹鋼軟管(4-8)和卡夾部件(4-9)。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種合成裝置，具體涉及一種以白泥和油頁巖灰為原料制備復(fù)合吸附劑的裝置。包括四個(gè)反應(yīng)罐，罐體底部分別設(shè)有濾板；第一罐底部排料口與第二罐、第三罐相連，第二罐與第一罐、第三罐、第四罐相連，第三罐與第一罐、第四罐相連；第四罐與第一罐相連；第四罐第四濾板下面接有壓縮空氣出口，頂部有氣體排出口，空氣和產(chǎn)生的二氧化碳排入第三罐中。本實(shí)用新型通過設(shè)備改進(jìn)大量減少酸堿的消耗，有效避免白泥堵塞濾板。
【IPC分類】B01J20/10
【公開號(hào)】CN205084747
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520778058
【發(fā)明人】張宏森, 徐超, 常亮, 李松南, 楊德志, 趙桂紅, 解麗萍, 丁明惠, 王高升, 梁志敏
【申請(qǐng)人】黑龍江科技大學(xué)
【公開日】2016年3月16日
【申請(qǐng)日】2015年10月9日