轻稀土镧改性赤泥质多孔陶粒滤料制备及性能研究

来源 :内蒙古科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:corbet2003
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赤泥是氧化铝工业排放的固体废弃物,排放量巨大且严重污染生态环境。如何大量综合利用赤泥资源已成为一大难题。为体现“以废治废”的理念,本文以拜耳法赤泥为主要原料,辅以粉煤灰、硬脂酸及硼砂,采用添加成孔剂法制备赤泥质多孔陶粒骨料,讨论了赤泥与粉煤灰配比、硬脂酸添加量、硼砂添加量、烧结温度及保温时间对赤泥质多孔陶粒显气孔率、抗压碎强度、吸水率、容重、物相组成及显微结构的影响。然后利用轻稀土镧负载改性制备了稀土改性滤料,并探索其对F离子的吸附效果。为我国赤泥、粉煤灰和稀土资源综合利用提供了新的途径。  研究表明,赤泥与粉煤灰配比、成孔剂添加量与烧结温度对赤泥质多孔陶粒显气孔率和抗压碎强度影响最大。随着成孔剂添加量的增加,赤泥质多孔陶粒显气孔率与吸水率增大,抗压碎强度与容重降低;随着烧结温度的提高,赤泥质多孔陶粒的显气孔率与吸水率减小,抗压碎强度与容重增大;稳泡剂硼砂的添加既能降低赤泥质多孔陶粒的烧结温度,又能起到稳定孔隙的作用,而且能提高赤泥质多孔陶粒的抗压碎强度。综合考虑能耗与赤泥质多孔陶粒骨料的性能,赤泥与粉煤灰配比选为8:2,硬脂酸添加量20%,硼砂添加量4%,烧结温度1150℃,保温时间20min,此时制备的赤泥质多孔陶粒的显气孔率为36.9%,抗压碎强度416.169N/颗,吸水率21.97%,容重2.1g/cm3。赤泥的综合利用率高达60.8%。  样品的 XRD图谱分析结果表明,赤泥质多孔陶粒的物相组成主要为霞石[Na3K(Si0.553Al0.447)8O16]、钙钛矿(CaTiO3)、钙铝榴石(CaFe0.6Al1.3Si1.08O6)以及石英相(SiO2)。烧结温度对赤泥质多孔陶粒物相组成没有明显变化。样品SEM图分析表明,赤泥质多孔陶粒内部分布大量孔隙,孔径大致分布在10μm-500μm范围内且部分成三维连通,孔道表面凹凸不平,具有很高的比表面积,适宜作水处理滤料的骨料载体。  选择性能优良的赤泥质多孔陶粒经酸化预处理与轻稀土镧负载制备滤料,轻稀土负载改性滤料对含F废水的吸附性能得到明显提高,对10mg/L的F离子60min时去除率由43%提升至72.5%,吸附容量由0.5862mg/g提升至2.3234mg/g,对20mg/L的F离子溶液吸附容量由0.6831mg/g提升至3.6339mg/g。
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