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低成本尖晶石雜化金礦尾渣基陶瓷膜及其制備工藝、應(yīng)用

893   編輯:中冶有色技術(shù)網(wǎng)   來源:煙臺大學(xué)  
2023-11-30 15:57:51
權(quán)利要求書: 1.一種尖晶石雜化金礦尾渣基陶瓷膜的制備方法,其特征在于,包括以下步驟:將金礦尾渣,牡蠣貝殼粉和鐵基尖晶石混合球磨后,得到陶瓷粉末;將所述陶瓷粉末壓制、煅燒后得到所述尖晶石雜化金礦尾渣基陶瓷膜。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尖晶石雜化金礦尾渣基陶瓷膜的制備方法,其特征在于,所述金礦尾渣與牡蠣貝殼粉的質(zhì)量比為4~6∶1~2;

所述鐵基尖晶石占所有原料總質(zhì)量的6.6%;

所述鐵基尖晶石中包括CuFe2O4和/或CoFe2O4,所述CuFe2O4與CoFe2O4的質(zhì)量比為(0~2)∶(2~0)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尖晶石雜化金礦尾渣基陶瓷膜的制備方法,其特征在于,所述?1球磨具體為在260~300r·min 轉(zhuǎn)速下球磨14~18h;

所述壓制具體為在將陶瓷粉末在7~9MPa的條件下壓制成陶瓷粉胚體;

?1

所述煅燒分為三個階段,階段一:以5℃·min 的升溫速率升溫到200℃,保溫30min;階?1 ?1段二:以4℃·min 的升溫速率升溫到900℃,保溫30min;階段三:以4℃·min 的升溫速率升溫到1100~1300℃,保溫120min。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尖晶石雜化金礦尾渣基陶瓷膜的制備方法,其特征在于,所述球磨后還包括干燥、研磨、過篩的步驟;所述煅燒后還包括降溫處理步驟;

所述干燥具體為60~65℃下干燥12~14h;

所述過篩具體為過60目篩網(wǎng);

?1

所述降溫處理具體為以4℃·min 的降溫速率降至500℃后自然冷卻至室溫。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尖晶石雜化金礦尾渣基陶瓷膜的制備方法,其特征在于,所述?1牡蠣貝殼粉的制備方法為:將牡蠣貝殼在轉(zhuǎn)速240~280r·min 條件下球磨11~13h,隨后于60~65℃干燥12~14h,得到所述牡蠣貝殼粉。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尖晶石雜化金礦尾渣基陶瓷膜的制備方法,其特征在于,所述鐵基尖晶石的制備方法包括以下步驟:利用稀硝酸提取金礦尾渣中的二硫化鐵得到Fe(NO3)3溶液;將水合硝酸鹽溶液與檸檬酸溶液混合加熱,得到的混合液與所述Fe(NO3)3溶液混合,繼續(xù)加熱;將加熱后得到的前驅(qū)體溶液靜置、干燥、焙燒,得到所述鐵基尖晶石。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的尖晶石雜化金礦尾渣基陶瓷膜的制備方法,其特征在于,所述?1稀硝酸的濃度為0.1mol·L ,所述稀硝酸與金礦尾渣的體積質(zhì)量比為(1?2ml)∶(3?5g);

所述水合硝酸鹽溶液具體為三水合硝酸銅溶液或六水合硝酸鈷溶液,濃度均為1mol·?1 ?1L ;所述檸檬酸溶液的濃度為1mol·L ;所述水合硝酸鹽溶液與檸檬酸溶液的體積比為1∶

1;

所述混合液與所述Fe(NO3)3溶液的體積比為1∶2;

所述加熱均為在80℃下加熱7h。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的尖晶石雜化金礦尾渣基陶瓷膜的制備方法,其特征在于,所述靜置具體為室溫下靜置18h;所述干燥處理具體為在80℃下干燥5h,后在110℃干燥10h,最后120℃下干燥5h;所述焙燒具體為在400℃下焙燒30min。

9.一種利用權(quán)利要求1所述的制備方法制備得到的尖晶石雜化金礦尾渣基陶瓷膜。

10.一種權(quán)利要求9所述的尖晶石雜化金礦尾渣基陶瓷膜在處理含油乳化液廢水和/或染料廢水中的應(yīng)用。

說明書: 一種低成本尖晶石雜化金礦尾渣基陶瓷膜及其制備工藝、應(yīng)用

技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及污水凈化與廢物資源化利用技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及一種低成本尖晶石雜化金礦尾渣基陶瓷膜及其制備工藝、應(yīng)用。背景技術(shù)[0002] 隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,工業(yè)含油廢水和生活污水的排放越來越多,嚴(yán)重威脅著生態(tài)環(huán)境和人類健康。目前,含油廢水的處理不僅要追求操作簡單和占地面積少的要求,還要盡量減少化學(xué)品的使用,以實現(xiàn)廢水的清潔處理;而對于乳化液中油的分離,特別是分散后,油滴尺寸小于20μm的乳化液廢水的有效分離,也是廢水處理中的一項難題。在淡水資源緊缺的環(huán)境下,尋找可行的簡單、快速的從含油乳化液廢水中獲得清潔水資源的方法顯得極為重要。[0003] 茜素紅S(ARS)是工業(yè)印染中廣泛使用的一種染料,但由于ARS本身具有熔融芳香結(jié)構(gòu),使其難以降解,染料廢水的處理也隨之成為亟待研究的問題。目前有多種技術(shù)可用于降解ARS,例如吸附、電化學(xué)降解和光催化降解,但這些方法仍存在操作繁瑣、成本高、難以大規(guī)模生產(chǎn)運用的缺陷。發(fā)明內(nèi)容[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種低成本尖晶石雜化金礦尾渣基陶瓷膜及其制備工藝、應(yīng)用,以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的含油乳化液廢水、染料廢水處理操作繁瑣、成本高、難以大規(guī)模生產(chǎn)運用的問題。[0005] 為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供了如下方案:[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案之一,一種尖晶石雜化金礦尾渣基陶瓷膜的制備方法,包括以下步驟:[0007] 將金礦尾渣,牡蠣貝殼粉和鐵基尖晶石混合球磨后,得到陶瓷粉末;將所述陶瓷粉末壓制、煅燒后得到所述尖晶石雜化金礦尾渣基陶瓷膜。[0008] 所述金礦尾渣與牡蠣貝殼粉的質(zhì)量比為4~6∶1~2;[0009] 優(yōu)選的,所述金礦尾渣與牡蠣貝殼粉的質(zhì)量比為5∶2;[0010] 所述鐵基尖晶石占所有原料總質(zhì)量的6.6%;[0011] 所述鐵基尖晶石中包括CuFe2O4和/或CoFe2O4,所述CuFe2O4與CoFe2O4的質(zhì)量比為(0~2)∶(2~0)。[0012] 金礦尾渣能提供陶瓷膜的原材料二氧化硅,使生成的陶瓷膜成功成瓷;金礦尾渣的添加量不能低于原料總質(zhì)量的66.7%,否則不能成功制備陶瓷膜,但當(dāng)金礦尾渣添加量過多時,會由于硅酸鹽物質(zhì)過多,影響后期孔徑分布,影響陶瓷膜的污染物去除過濾性能。因此,本發(fā)明限定金礦尾渣與牡蠣貝殼粉的質(zhì)量比為4~6∶1~2,同時限定金礦尾渣的添加量不低于原料總質(zhì)量的66.7%,在此范圍內(nèi),能保證獲得的陶瓷膜成功制備。

[0013] 主要物質(zhì)為碳酸鈣的牡蠣貝殼粉可以作為陶瓷膜的造孔劑。牡蠣貝殼粉通過高溫分解促使陶瓷膜形成不同孔徑分布結(jié)構(gòu),增強(qiáng)其過濾性能;牡蠣貝殼粉的添加量過低會因為高溫分解產(chǎn)生的二氧化碳少導(dǎo)致陶瓷膜中的孔隙過少,不能達(dá)到污染物去除的目的,添加量過高時,會由于孔徑過大使陶瓷膜的機(jī)械強(qiáng)度性能下降。因此,本發(fā)明限定金礦尾渣與牡蠣貝殼粉的質(zhì)量比為4~6∶1~2,優(yōu)選牡蠣貝殼粉的添加量占所有原料總質(zhì)量的26.67%,在此范圍內(nèi),能保證獲得的陶瓷膜具有最佳的孔徑分布和機(jī)械強(qiáng)度。

[0014] 鐵基尖晶石可以作為催化劑,對污染物的去除具有一定的促進(jìn)作用。并且能穩(wěn)定重金屬,增強(qiáng)廢物資源的利用率。作為添加劑還能降低陶瓷膜制備的經(jīng)濟(jì)低成本,并利用陶瓷膜對含油乳化液廢水進(jìn)行去除凈化。[0015] 所述球磨具體為以無水乙醇為介質(zhì),在260~300r·min?1轉(zhuǎn)速下球磨14~18h;[0016] 所述壓制具體為在將陶瓷粉末在7~9MPa的條件下壓制成陶瓷粉胚體;[0017] 所述煅燒分為三個階段,階段一:以5℃·min?1的升溫速率升溫到200℃,保溫?1 ?130min;階段二:以4℃·min 的升溫速率升溫到900℃,保溫30min;階段三:以4℃·min 的升溫速率升溫到1100~1300℃,保溫120min。

[0018] 所述球磨后還包括用無水乙醇對球磨后得到的漿料進(jìn)行沖洗收集、干燥、研磨、過篩的步驟;所述煅燒后還包括降溫處理步驟;[0019] 所述干燥具體為60~65℃下干燥12~14h;[0020] 所述過篩具體為過60目篩網(wǎng);[0021] 所述降溫處理具體為以4℃·min?1的降溫速率降至500℃后自然冷卻至室溫。[0022] 所述牡蠣貝殼粉的制備方法為:將牡蠣貝殼在轉(zhuǎn)速240~280r·min?1條件下球磨11~13h,隨后于60~65℃干燥12~14h,得到所述牡蠣貝殼粉。

[0023] 本發(fā)明的煅燒過程分三個階段且程序升溫的目的在于:先提升到200℃去除陶瓷膜粉末中的雜質(zhì)和水分,避免粉體之間反應(yīng)不充分,溫度過低會導(dǎo)致水分消除不完全;再提升到900℃使陶瓷粉末進(jìn)一步反應(yīng)充分,此時牡蠣貝殼粉中的碳酸鈣發(fā)生分解反應(yīng),生成二氧化碳使膜結(jié)構(gòu)產(chǎn)生孔隙,溫度過高二氧化碳會劇烈產(chǎn)生,使孔結(jié)構(gòu)變大,降低膜的過濾性能;最后使用1100~1300℃煅燒,是為了使二氧化硅形成熔融狀態(tài),制備成陶瓷,與牡蠣貝殼粉等反應(yīng)物充分反應(yīng),溫度的設(shè)置是為篩選出性能最佳的陶瓷膜,溫度過高則粉體之間反應(yīng)劇烈,孔隙大幅度減少,孔徑分布不明顯,溫度過低陶瓷粉體反應(yīng)不充分,強(qiáng)度降低,無法形成陶瓷膜進(jìn)行性能測試。[0024] 球磨、干燥等處理步驟是為使陶瓷膜粉體粒徑變小且均勻,球磨轉(zhuǎn)速和時間的設(shè)定是為陶瓷膜粉體的粒徑更細(xì)膩,混合更均勻,若轉(zhuǎn)速過低或時間過短則粉體粒徑過大,后續(xù)壓片不能成型;干燥的溫度(60~65℃)和時間(12~14h)是為使陶瓷膜粉體的充分干燥,否則壓片過程中易干裂,充分干燥的粉體壓片更易成型。[0025] 燒結(jié)(即第三階段煅燒)溫度會影響陶瓷膜的性能,當(dāng)燒結(jié)溫度達(dá)到1400℃,燒結(jié)出的陶瓷膜孔隙變小,此溫度下參與液相反應(yīng)的物質(zhì)增多,熔融狀態(tài)下的晶體反應(yīng)劇烈,幾乎無孔徑,所以本發(fā)明限定燒結(jié)溫度最高到1300℃,以保證陶瓷膜具備較好的過濾性能。[0026] 所述鐵基尖晶石的制備方法包括以下步驟:[0027] 利用稀硝酸提取金礦尾渣中的二硫化鐵得到Fe(NO3)3溶液;將水合硝酸鹽溶液與檸檬酸溶液混合加熱,得到的混合液與所述Fe(NO3)3溶液混合,繼續(xù)加熱;將加熱后得到的前驅(qū)體溶液靜置、干燥、焙燒,得到所述鐵基尖晶石。[0028] 所述稀硝酸的濃度為0.1mol·L?1,所述稀硝酸與金礦尾渣的體積質(zhì)量比為(1?2ml)∶(3?5g);

[0029] 優(yōu)選的,所述稀硝酸與金礦尾渣的體積質(zhì)量比為1ml∶4g。[0030] 硝酸濃度過高會導(dǎo)致硝酸鐵的產(chǎn)生量減少;稀硝酸添加量過多會造成藥品過剩、反應(yīng)率降低,添加過少則不能保證金礦尾渣中的二硫化鐵完全參與反應(yīng),只有當(dāng)稀硝酸與金礦尾渣的體積質(zhì)量比為(1?2ml)∶(3?5g)時,才能保證二硫化鐵最大程度的參與反應(yīng),也能使金礦尾渣的資源回收利用率最大化。[0031] 所述水合硝酸鹽溶液具體為三水合硝酸銅溶液或六水合硝酸鈷溶液,濃度均為?1 ?11mol·L ;所述檸檬酸溶液的濃度為1mol·L ;所述水合硝酸鹽溶液與檸檬酸溶液的體積比為1∶1;

[0032] 所述混合液與所述Fe(NO3)3溶液的體積比為1∶2;[0033] 所述加熱均為在80℃下加熱7h。[0034] 檸檬酸是一種絡(luò)合劑,能與金屬離子發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)開始時,檸檬酸和水合硝酸鹽?之間發(fā)生水解反應(yīng)。隨著水浴的持續(xù)加熱和NO3的大量分解,水的蒸發(fā)導(dǎo)致金屬?檸檬酸螯合有機(jī)單體的形成,前驅(qū)體溶液中的水分蒸發(fā),溶液因水解和聚合而變成粘性濕凝膠。

[0035] 混合液與Fe(NO3)3溶液過多過少均會導(dǎo)致反應(yīng)不充分,加熱溫度過高易破壞反應(yīng)結(jié)構(gòu)。[0036] 水合硝酸鹽與檸檬酸的添加量會影響反應(yīng)的效果,本發(fā)明限定的水合硝酸鹽溶液與檸檬酸溶液的體積比為1∶1是最優(yōu)系數(shù)比,水合硝酸鹽過多或檸檬酸過多都會導(dǎo)致反應(yīng)不充分,剩余物會影響混合液與所述Fe(NO3)3溶液的反應(yīng)過程,易導(dǎo)致副產(chǎn)物產(chǎn)生,影響反應(yīng)效率。加熱溫度過高會導(dǎo)致反應(yīng)劇烈,不利于有機(jī)單體的形成,過低會導(dǎo)致達(dá)不到反應(yīng)的溫度,不利于反應(yīng)的發(fā)生。[0037] 進(jìn)一步的,所述靜置具體為室溫下靜置18h;所述干燥處理具體為在80℃下干燥5h,后在110℃干燥10h,最后在120℃下干燥5h;所述焙燒具體為在400℃下焙燒30min。當(dāng)所述水合硝酸鹽溶液為三水合硝酸銅溶液時,得到的鐵基尖晶石為CuFe2O4,當(dāng)所述水合硝酸鹽溶液為六水合硝酸鈷溶液時,得到的鐵基尖晶石為CoFe2O4。

[0038] 靜置時間的設(shè)置是為溶液得到充分冷卻和反應(yīng),靜置時間過短反應(yīng)不充分,靜置3?

時間過長溶液會產(chǎn)生變質(zhì)的現(xiàn)象,影響實驗;干燥時,隨著NO 和水的蒸發(fā),凝膠開始起泡,最終凝膠變成了大量的蓬松泡沫,最后收集網(wǎng)狀干凝膠進(jìn)行焙燒;焙燒溫度過低或過高都不利于尖晶石的形成。

[0039] 本發(fā)明的技術(shù)方案之二,一種利用上述的制備方法制備得到的尖晶石雜化金礦尾渣基陶瓷膜。[0040] 本發(fā)明的技術(shù)方案之三,一種上述的尖晶石雜化金礦尾渣基陶瓷膜在處理含油乳化液廢水和染料廢水中的應(yīng)用。[0041] 本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果:[0042] 本發(fā)明的尖晶石雜化金礦尾渣基陶瓷膜通過使用合理優(yōu)化處理工藝,實現(xiàn)了含油乳化液廢水中油的截留率達(dá)到97.5%及以上、茜素紅染料廢水中茜素紅截留率達(dá)到近乎100%的效果。

[0043] 本發(fā)明采用溶膠凝膠法,通過金礦尾渣制備尖晶石,并利用由金礦尾渣制備的尖晶石、金礦尾渣、牡蠣貝殼制備得到陶瓷膜,相比傳統(tǒng)商業(yè)陶瓷膜,其制備成本大大降低,可基本實現(xiàn)目前價格高昂的商業(yè)陶瓷膜的替代,同時顯著提高了金礦尾渣和牡蠣貝殼的資源利用率。本發(fā)明的陶瓷膜制備工藝操作簡單、無需添加有機(jī)化學(xué)物質(zhì)、占地面積小,利于環(huán)保陶瓷膜的大規(guī)模制備。[0044] 本發(fā)明采用分階段程序升溫的煅燒工藝對金礦尾渣陶瓷膜進(jìn)行制備,分階段的升溫速率和保溫時間可以使得反應(yīng)更充分,使得制備得到的陶瓷膜截留過濾性能優(yōu)異。附圖說明[0045] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單的介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。[0046] 圖1為實施例3第三階段煅燒溫度在1300℃下制備得到的陶瓷膜CM?(Cu?Co)Fe2O4的表征圖,其中(a)為陶瓷膜的SEM圖,(b)為TEM圖。[0047] 圖2為實施例1?3制備的尖晶石雜化金礦尾渣基陶瓷膜對含油乳化液廢水的截留率測試結(jié)果,其中(a)是第三階段煅燒溫度為1100℃時不同陶瓷膜處理含油乳化液廢水的截留率性能圖;(b)是第三階段煅燒溫度為1200℃時不同陶瓷膜處理含油乳化液廢水的截留率性能圖;(c)是第三階段煅燒溫度為1300℃時不同陶瓷膜處理含油乳化液廢水的截留率性能圖;[0048] 圖3為實施例1?3制備的尖晶石雜化金礦尾渣基陶瓷膜對茜素紅染料廢水的截留率測試結(jié)果,其中(a)是第三階段煅燒溫度為1100℃時不同陶瓷膜處理茜素紅染料廢水的截留率性能圖;(b)是第三階段煅燒溫度為1200℃時不同陶瓷膜處理茜素紅染料廢水的截留率性能圖;(c)是第三階段煅燒溫度為1300℃時不同陶瓷膜處理茜素紅染料廢水的截留率性能圖。具體實施方式[0049] 現(xiàn)詳細(xì)說明本發(fā)明的多種示例性實施方式,該詳細(xì)說明不應(yīng)認(rèn)為是對本發(fā)明的限制,而應(yīng)理解為是對本發(fā)明的某些方面、特性和實施方案的更詳細(xì)的描述。[0050] 應(yīng)理解本發(fā)明中所述的術(shù)語僅僅是為描述特別的實施方式,并非用于限制本發(fā)明。另外,對于本發(fā)明中的數(shù)值范圍,應(yīng)理解為還具體公開了該范圍的上限和下限之間的每個中間值。在任何陳述值或陳述范圍內(nèi)的中間值以及任何其他陳述值或在所述范圍內(nèi)的中間值之間的每個較小的范圍也包括在本發(fā)明內(nèi)。這些較小范圍的上限和下限可獨立地包括或排除在范圍內(nèi)。[0051] 除非另有說明,否則本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有本發(fā)明所述領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)人員通常理解的相同含義。雖然本發(fā)明僅描述了優(yōu)選的方法和材料,但是在本發(fā)明的實施或測試中也可以使用與本文所述相似或等同的任何方法和材料。本說明書中提到的所有文獻(xiàn)通過引用并入,用以公開和描述與所述文獻(xiàn)相關(guān)的方法和/或材料。在與任何并入的文獻(xiàn)沖突時,以本說明書的內(nèi)容為準(zhǔn)。[0052] 在不背離本發(fā)明的范圍或精神的情況下,可對本發(fā)明說明書的具體實施方式做多種改進(jìn)和變化,這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。由本發(fā)明的說明書得到的其他實施方式對技術(shù)人員而言是顯而易見的。本發(fā)明說明書和實施例僅是示例性的。[0053] 本發(fā)明實施例中的牡蠣貝殼粉制備方法如下:將牡蠣貝殼放入球磨罐中進(jìn)行球磨粉碎,以無水乙醇作為介質(zhì)進(jìn)行濕法球磨,加入的無水乙醇剛浸沒研磨球,控制球磨罐的轉(zhuǎn)?1速為260r·min ,球磨時間為12h,隨后用無水乙醇對球磨后的漿料進(jìn)行沖洗收集,再在60℃的烘箱中干燥12h得到牡蠣貝殼粉。

[0054] 本發(fā)明實施例中的鐵基尖晶石(CuFe2O4或CoFe2O4)的制備方法如下:[0055] 步驟1、按照體積質(zhì)量比為1ml∶4g將0.1mol·L?1的稀硝酸與金礦尾渣混合攪拌4h,靜置分層,過濾得到Fe(NO3)3溶液,避光保存?zhèn)溆?;[0056] 步驟2、取1mol·L?1的三水合硝酸銅溶液(或1mol·L?1的六水合硝酸鈷溶液)與?11mol·L 的檸檬酸溶液按體積比1∶1混合,在80℃下加熱7h,得到混合液;

[0057] 步驟3、將所述混合液與所述Fe(NO3)3溶液按體積比1∶2混合,繼續(xù)在80℃下加熱7h,得到前驅(qū)體溶液;

[0058] 步驟4、將所述前驅(qū)體溶液靜置18h,在80℃下干燥5h,然后110℃干燥處理10h,最?后在120℃干燥處理5h,此時,隨著NO3和水的蒸發(fā),凝膠開始起泡,最終凝膠變成了大量的蓬松泡沫,最后得到網(wǎng)狀干凝膠,再在400℃下焙燒30min,得到CuFe2O4(或CoFe2O4)。

[0059] 除本發(fā)明制備的牡蠣貝殼粉、鐵基尖晶石以外,使用現(xiàn)有市售的60目牡蠣貝殼粉、CuFe2O4或CoFe2O4也能得到和本發(fā)明同樣的效果。[0060] 關(guān)于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等,均為開放性的用語,即意指包含但不限于。[0061] 本發(fā)明中所述的“份”如無特別說明,均按質(zhì)量份計。[0062] 本發(fā)明中所述的“室溫”如無特別說明,均在20~30℃范圍內(nèi)。[0063] 實施例1[0064] 步驟1、稱取金礦尾渣5g、牡蠣貝殼粉2g、鐵基尖晶石0.49g(鐵基尖晶石中CuFe2O4與CoFe2O4的質(zhì)量比為0∶1,1∶2,1∶1,2∶1或1∶0);[0065] 步驟2、以無水乙醇為介質(zhì)對上述物質(zhì)進(jìn)行濕法球磨,加入的無水乙醇剛浸沒研磨?1球,控制球磨罐的轉(zhuǎn)速為280r·min ,球磨時間為16h;

[0066] 步驟3、用無水乙醇對球磨后得到的漿料進(jìn)行沖洗收集,隨后在65℃烘箱中干燥12h;將干燥后的物質(zhì)研磨至粉末狀,過60目篩網(wǎng)得到陶瓷粉末;

[0067] 步驟4、將4g陶瓷粉末放入模具(Φ=40mm)中,在8MPa的條件下壓制成直徑為40mm,厚度為1.5~1.6mm的陶瓷粉胚體;

[0068] 步驟5、陶瓷粉胚體分三個階段進(jìn)行煅燒,第一階段以5℃·min?1的升溫速率升至?1200℃,保溫30min;第二階段以4℃·min 的升溫速率升至900℃,保溫30min;第三階段以4?1 ?1

℃·min 的升溫速率升至1100℃,保溫120min。煅燒結(jié)束后,以4℃·min 的降溫速率降至

500℃,再自然冷卻至室溫,得到尖晶石雜化金礦尾渣基陶瓷膜。

[0069] 鐵基尖晶石中CuFe2O4與CoFe2O4的質(zhì)量比為0∶1,1∶2,1∶1,2∶1和1∶0時得到的產(chǎn)品依次為CM?CoFe2O4、CM?(Cu?Co2)Fe2O4、CM?(Cu?Co)Fe2O4、CM?(Cu2?Co)Fe2O4和CM?CuFe2O4。下同。[0070] 實施例2[0071] 與實施例1不同之處僅在于,步驟5中第三階段煅燒升溫至1200℃。[0072] 實施例3[0073] 與實施例2不同之處僅在于,步驟5中第三階段煅燒升溫至1300℃。[0074] 圖1為實施例3第三階段煅燒溫度在1300℃下制備得到的陶瓷膜CM?(Cu?Co)Fe2O4的表征圖,其中(a)為陶瓷膜的SEM圖,(b)為TEM圖。從晶體結(jié)構(gòu)和形貌特征來說明鐵基尖晶石的成功制備,形貌為正六邊形的片狀結(jié)構(gòu)。[0075] 效果驗證例1[0076] 分別采用實施例1?3按照不同煅燒溫度、不同鐵基尖晶石組成制備得到的尖晶石雜化金礦尾渣基陶瓷膜,對實際工廠含油乳化液廢水中油的截留率進(jìn)行測定。[0077] 采用錯流過濾裝置進(jìn)行含油乳化液廢水的截留率測定,具體步驟如下:[0078] 將陶瓷膜用橡膠墊固定在進(jìn)料室和出水室的中間,在靠近陶瓷膜的進(jìn)料室側(cè)面接橡膠管,使含油乳化液廢水對陶瓷膜的表面起到?jīng)_刷效果。收集經(jīng)過陶瓷膜的水樣,并用紫外分光光度計在270nm處測定吸光度。將數(shù)值代入以下公式,得到截留率:[0079][0080] 含油乳化液廢水中的含油濃度為C(mg·L?1),經(jīng)過陶瓷膜收集得到的水樣中含油?1濃度為C0(mg·L )。結(jié)果如圖2所示,其中(a)是第三階段煅燒溫度為1100℃時不同陶瓷膜處理含油乳化液廢水的截留率性能圖(圖中:橫坐標(biāo)為時間,單位h;縱坐標(biāo)為截留率,單位%);(b)是第三階段煅燒溫度為1200℃時不同陶瓷膜處理含油乳化液廢水的截留率性能圖(圖中:橫坐標(biāo)為時間,單位h;縱坐標(biāo)為截留率,單位%);(c)是第三階段煅燒溫度為1300℃時不同陶瓷膜處理含油乳化液廢水的截留率性能圖(圖中:橫坐標(biāo)為時間,單位h;縱坐標(biāo)為截留率,單位%);

[0081] 在5種鐵基尖晶石組成(鐵基尖晶石中CuFe2O4與CoFe2O4的質(zhì)量比為0∶1,1∶2,1∶1,2∶1或1∶0)中,兩種尖晶石質(zhì)量比為1∶1時展現(xiàn)出較好的截留效果。而在不同的煅燒溫度(第三階段煅燒溫度分別為1100℃、1200℃或1300℃)的影響下,第三階段煅燒溫度在1300℃時,陶瓷膜普遍表現(xiàn)出較高的截留率。總的來看,第三階段煅燒溫度為1300℃,CuFe2O4和CoFe2O4的質(zhì)量占比為1∶1時的陶瓷膜對含油乳化液廢水中油的分離效果是最好的,截留率可以穩(wěn)定在97.5%及以上。

[0082] 效果驗證例2[0083] 分別采用實施例1?3按照不同煅燒溫度、不同鐵基尖晶石組成制備得到的尖晶石雜化金礦尾渣基陶瓷膜,對茜素紅染料廢水中茜素紅的截留率進(jìn)行測定。[0084] 采用錯流裝置對茜素紅染料廢水進(jìn)行截留率測定,步驟如下:[0085] 將陶瓷膜用橡膠墊固定在進(jìn)料室和出水室的中間,在靠近陶瓷膜的進(jìn)料室側(cè)面接橡膠管,使茜素紅染料廢水對陶瓷膜的表面起到?jīng)_刷效果。收集經(jīng)過陶瓷膜的水樣,并用紫外分光光度計在波長263nm處進(jìn)行測定計算,將數(shù)據(jù)代入以下公式:[0086][0087] 染料廢水中茜素紅濃度為C2(mg·L?1),經(jīng)過陶瓷膜收集的水樣茜素紅濃度為C1?1(mg·L )。結(jié)果如圖3所示,其中(a)是第三階段煅燒溫度為1100℃時不同陶瓷膜處理茜素紅染料廢水的截留率性能圖(圖中:橫坐標(biāo)為時間,單位h;縱坐標(biāo)為截留率,單位%);(b)是第三階段煅燒溫度為1200℃時不同陶瓷膜處理茜素紅染料廢水的截留率性能圖(圖中:橫坐標(biāo)為時間,單位h;縱坐標(biāo)為截留率,單位%);(c)是第三階段煅燒溫度為1300℃時不同陶瓷膜處理茜素紅染料廢水的截留率性能圖(圖中:橫坐標(biāo)為時間,單位h;縱坐標(biāo)為截留率,單位%)。

[0088] 與對含油乳化液廢水的處理相同,兩種尖晶石添加劑的比例為1∶1時展現(xiàn)出高截留效果。而在不同的煅燒溫度的影響下,第三階段煅燒溫度為1200℃時陶瓷膜普遍表現(xiàn)出較高的截留率??偟膩砜?,第三階段煅燒溫度為1200℃,CuFe2O4和CoFe2O4的質(zhì)量比為1∶1時,制備得到的陶瓷膜對茜素紅的截留效果是最好,截留率幾乎達(dá)到了100%。[0089] 以上所述的實施例僅是對本發(fā)明的優(yōu)選方式進(jìn)行描述,并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定,在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn),均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。



聲明:
“低成本尖晶石雜化金礦尾渣基陶瓷膜及其制備工藝、應(yīng)用” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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