一种以白泥和油页岩灰为原料制备复合吸附剂的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种合成装置，具体涉及一种以油页岩灰和白泥为原料制备复合吸附材料的装置。
【背景技术】
[0002]应用油页岩灰等工业废物生产工业废水吸附剂，既可实现工业废物的无害化、资源化处理，又可降低吸附剂的生产成本，实现社会环境效益和经济效益的双赢，因此该研究对于能源和环保方面具有重要的研究价值和广阔的应用前景。
[0003]以白泥和油页岩灰为原料制备铀吸附剂和固化剂的方法(公开号-:CN103752261A)，通过废物间的联合使用，在扩展产品范围、减少废物产出等方面取得了较好的技术效果，在实际应用过程中发现以下技术问题仍需进一步完善:
[0004]1油页岩灰刻蚀成本高，首先采用油页岩和氯化钠在1000-1200K高温活化3-10h的方法，多次采用盐酸提取的方法，实现硅铝分离。在此过程中能耗高，而且盐酸挥发损失严重。
[0005]2酸碱使用量相对较高，尽管在本项技术中采用了主要以工业废物为原料制备类水滑石类化合物与水化硅酸钙类物质，所使用的试剂仅为普通酸碱，但是反应体系酸碱使用量相对较高。这主要是由于油页岩灰中硅铝相互混杂的一起，而且多以硅铝酸盐形式存在，通过酸提取的方法尽管可以达到分离硅铝的技术效果，但是提取分离效率较低，往往需要较高温度多次提取才能达到较好的提纯效果，盐酸使用量大。而且导致铝的提取液为强酸性溶液，在后期制备类水滑石过程中，溶液调整到所需要的碱性条件，需要大量的碱。白泥煅烧产生的C02，没有被有效利用，而且污染环境。
[0006]此外，两种材料在结构组成、机理性能方面存在相应的互补性，如能实现有效的复合将会产生如下有益效果:复合材料可以实现对于多种物质的吸附。水化硅酸钙的吸附机理为阳离子离子交换，其在重金属离子吸附方面具有优良的性能，但是对于阴离子的吸附能力较弱。水滑石类化合物板层间的阴离子具有离子交换能力，对于阴离子吸附性能更为突出。二者复合可以对多种复杂物质吸附和缓释，尤其是可以同时处理阴阳离子废物。
【发明内容】
[0007]本项发明针对现有技术所存在的问题，提供了一种以油页岩灰和白泥为原料，制备水滑石-水化硅酸钙复合材料的制备方法和设备，具体研究方案如下:
[0008]具体制备反应过程为:将油页岩灰与碱混合后，硅铝溶解，调整的pH为0-3，分离获得溶液以铝为主的金属离子溶液和硅酸，硅酸按照物质的量比Si02:Na20=l的比例，加入质量比为NaOH溶液，在水热90°C、lh条件下，获得透明硅酸钠溶液。按照二价和三价金属离子摩尔比为5:1的比例加入由白泥制得的CaC 12，调整pH值为5，滴加10%的氢氧化钠溶液，使得pH值升高至10，整个滴加氢氧化钠过程5-24h。按照钙硅摩尔比为5:2的比例滴加硅酸钠溶液，实现在水滑石表面生长水化硅酸钙的目的，获得复合材料。进一步按照钙硅摩尔数比为1.5:1的比例加入白泥制得的CaCl2和制得的硅酸钠溶液，水洗、冻干。
[0009]为完成以上制备过程，同时减少酸碱使用量且降低能耗，本申请所采用的装置如下:
[0010]将油页岩灰渣NaOH共同煅烧后的产物放入第一罐中用水溶解，罐体1设有保温层1-1，其中含有蛇形加热管1-2，第一滤板，溶解过程升温至75-95°C，过滤，不溶物质留于滤板上，溶液按照3:1-1:3比例排入放入第二罐和第三罐中罐体2和3分别设有保温层2-1和3-1，其中含有蛇形加热管2-2和3-2，第二滤板和3-3，蛇形加热管2-2和3-2分别与第四罐的蛇形管4-2相连，加热后的冷却水排入按照前期反应所需白泥的第四罐中。通过这种管路连接实现了将高温碱液的热能转移到第四罐中，降温后的第二罐和第三罐，可加入盐酸，盐酸不易挥发。添加盐酸调整第二罐的pH值为0-3，第三罐的为9-10。此时第二罐中固体为硅酸，溶液为金属离子酸溶液。第二罐中部分酸液注入第四罐中，第四罐开启压缩空气，压缩空气出口4-4位于第四罐底部第四滤板的下面，出口前端链接单项挡片4-5，出口前端链接气体单向阀，压缩空气管线为倒U型设计，顶端高于罐体，低端设有排水口，以上设计可防止溶液倒流。第四罐中产生的C02气体随同压缩空气排入第三罐中，中和第三罐中的碱液。底部通入压缩空气的作用除了带走C02气体外，可以有效避免白泥与滤板粘连，这种粘连既不利于反应的进行，同时也难于抽滤。此外，溶液中大量气体的涌入可以降低C02的溶解度，在水滑石尤其是钙铝水滑石的制备过程中，C02将容易导致碳酸钙的生成，因此去除⑶2是非常必要的。反应结束后，将第四罐中的溶液转入第一罐中后，第四罐中加入相应的白泥，加入盐酸，产生的二氧化碳排入第三罐中。
[0011 ]生成的二氧化碳和压缩空气中的二氧化碳，以及少量的HC1气体，调整第三罐中组分，使得硅酸和氢氧化铝析出后，过滤。将第二罐中的剩余的酸液转入第三罐中，第三罐中的氢氧化铝溶解后酸液转入第一罐。第二罐加入30%的热氢氧化钠溶液，待沉淀溶解后，转入第三罐中，反应结束后，转化为硅酸钠溶液。第四罐顶部设有气体排出口4-6，通过管线4-7与第三罐相连，管线4-7中部设有可变形的不锈钢软管4-8和卡夹部件4-9.这保证了排气口位置可以调整。
[0012]通过将第四罐中的CaCl2加入第一罐的方式，调整二价和三价金属离子摩尔比为5:1，完成水滑石的制备，进一步第四罐中的CaCl2加入第三罐的硅酸钠，完成复合吸附材料的制备。
[0013]—种以白泥和油页岩灰为原料制备复合吸附剂的装置，包括第一罐、第二罐、第三罐、第四罐四个反应罐，罐体底部分别设有第一滤板、第二滤板、第三滤板、第四滤板;第一罐底部排料口通过管线与第二罐、第三罐相连接，第二罐底部排料口通过管线与第一罐、第三罐、第四罐相连接，第三罐底部排料口通过管线与第一罐、第四罐相连接;第四罐底部排料口通过管线与第一罐相连接;第四罐第四滤板下面接有压缩空气出口 4-4，出口前端连接单项挡片4-5，压缩空气管线为倒U型设计，顶端高于罐体;第四罐顶部设有气体排出口 4-6，通过管线4-7与第三罐相连，管线4-7中部设有可变形的不锈钢软管4-8和卡夹部件4-9。
[0014]本申请的技术特征说明及有益效果:
[0015]本申请并没有将全部的碱液都转化为酸液，分离硅铝，而是通过对于设备的改进，分别采用部分应用强酸条件下分离硅铝，部分获得硅铝制备成硅酸和氢氧化铝，过滤后除去大量的碳酸钠和氯化钠溶液，剩余的硅酸和氢氧化铝固体进一步用已经溶解铝离子的强酸溶液溶解，这种改进一方面可以减少因大量溶液存在对于酸的稀释，对于反应的影响，另一方面可以减少碳酸钠对于酸的消耗，可以大量减少盐酸的消耗。
[0016]本申请中第四罐底部通入压缩空气的作用除可以带走C02气体外，可以有效避免白泥与滤板粘连，这种粘连既不利于反应的进行，同时也难于抽滤。此外，溶液中大量气体的涌入可以降低C02的溶解度，在水滑石尤其是钙铝水滑石的制备过程中，C02将容易导致碳酸钙的生成，因此去除C02是非常必要的。
【附图说明】
[0017]附图1实施例1设备图
[0018]附图2实施例1设备图中局部放大图
【具体实施方式】
[0019]实施例1
[0020]—种以白泥和油页岩灰为原料制备复合吸附剂的装置，包括第一罐、第二罐、第三罐、第四罐四个反应罐，罐体底部分别设有第一滤板、第二滤板、第三滤板、第四滤板;第一罐底部排料口通过管线与第二罐、第三罐相连接，第二罐底部排料口通过管线与第一罐、第二罐、第三罐相连接，第三罐底部排料口通过管线与第一罐、第四罐相连接;第四罐底部排料口通过管线与第一罐相连接;第四罐第四滤板下面接有压缩空气出口 4-4，出口前端链接单项挡片4-5，压缩空气管线为倒U型设计，顶端高于罐体;第四罐顶部设有气体排出口 4-6，通过管线4-7与第三罐相连，管线4-7中部设有可变形的不锈钢软管4-8和卡夹部件4-9。
【主权项】
1.一种以白泥和油页岩灰为原料制备复合吸附剂的装置，其包括第一罐、第二罐、第三罐、第四罐四个反应罐，罐体底部分别设有第一滤板、第二滤板、第三滤板、第四滤板;第一罐底部排料口通过管线与第二罐、第三罐相连接，第二罐底部排料口通过管线与第一罐、第二罐、第三罐相连接，第三罐底部排料口通过管线与第一罐、第四罐相连接;第四罐底部排料口通过管线与第一罐相连接;第四罐第四滤板下面接有压缩空气出口(4-4)，出口前端链接单项挡片(4-5)，压缩空气管线为倒U型设计，顶端高于罐体;第四罐顶部设有气体排出口(4-6)，通过管线(4-7)与第三罐相连，管线(4-7)中部设有可变形的不锈钢软管(4-8)和卡夹部件(4-9)。
【专利摘要】本实用新型涉及一种合成装置，具体涉及一种以白泥和油页岩灰为原料制备复合吸附剂的装置。包括四个反应罐，罐体底部分别设有滤板；第一罐底部排料口与第二罐、第三罐相连，第二罐与第一罐、第三罐、第四罐相连，第三罐与第一罐、第四罐相连；第四罐与第一罐相连；第四罐第四滤板下面接有压缩空气出口，顶部有气体排出口，空气和产生的二氧化碳排入第三罐中。本实用新型通过设备改进大量减少酸碱的消耗，有效避免白泥堵塞滤板。
【IPC分类】B01J20/10
【公开号】CN205084747
【申请号】CN201520778058
【发明人】张宏森, 徐超, 常亮, 李松南, 杨德志, 赵桂红, 解丽萍, 丁明惠, 王高升, 梁志敏
【申请人】黑龙江科技大学
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年10月9日