具体技术细节
[0005] 为解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种处理煤矸石的方法。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
[0007] 本发明技术方案之一：一种处理煤矸石的方法，包括以下步骤：
[0008] 1)预处理：将煤矸石与碳酸钠混合，得到煤矸石‑碳酸钠混合物，煤矸石‑碳酸钠混合物经低温煅烧、盐酸除杂，得到预处理煤矸石；
[0009] 2)一次改性：将步骤1)得到的预处理煤矸石高温煅烧，得到一次改性煤矸石；
[0010] 3)二次改性：将步骤2)得到的一次改性煤矸石在混酸改性溶液中混酸改性，得到二次改性煤矸石；
[0011] 4)固化：将壳聚糖溶液喷涂至步骤3)制备的二次改性煤矸石表面，煅烧，得到改性煤矸石。
[0012] 进一步地，步骤1)中，所述煤矸石与碳酸钠的质量比为10∶(3～4)。
[0013] 进一步地，步骤1)中，所述低温煅烧为控制煤矸石‑碳酸钠混合物的含水量为20％～30％，于100～140℃下煅烧30～40min。
[0014] 进一步地，步骤1)中，所述盐酸除杂为将低温煅烧后的煤矸石‑碳酸钠混合物与盐酸混合，沉淀物水洗。
[0015] 更进一步地，所述盐酸的浓度为4mol/L，盐酸与煤矸石的质量体积比为1g∶5～10mL；所述水洗为水洗至水洗液pH＝7。
[0016] 进一步地，步骤2)在氮气保护气氛中进行。
[0017] 进一步地，步骤2)中，所述高温煅烧为于700～1000℃下煅烧20～50min。
[0018] 进一步地，步骤3)中，所述混酸改性溶液为将3mol/L的硫酸溶液与6mol/L的醋酸溶液按照3∶5的体积比进行混合。
[0019] 进一步地，步骤3)中，所述混酸改性为100～130℃下混酸回流改性1～2h。
[0020] 进一步地，步骤4)中，所述壳聚糖溶液为按照料液比1mg：5mL将壳聚糖溶解于0.2mol/L的醋酸溶液中。
[0021] 进一步地，步骤4)中，所述煅烧为于300～500℃下煅烧10～20min。
[0022] 本发明技术方案之二：上述处理煤矸石的方法处理得到的改性煤矸石。
[0023] 本发明技术方案之三：上述改性煤矸石在吸附水中重金属方面的应用。
[0024] 本发明改性原理：
[0025] 本发明在一次改性前，将碳酸钠与煤矸石混合，并在控制混合后含水量的同时，对煤矸石‑碳酸钠混合物进行煅烧；碳酸钠的加入以及含水煅烧，能够有效地去除煤矸石中的杂质—硫铁矿，硫铁矿中的硫元素先经过煅烧转换为二氧化硫或三氧化硫，之后结合碳酸钠和水转换为亚硫酸或硫酸，实现硫铁矿的脱除。由于硫铁矿结构致密，不易改性，且煅烧易生成挥发性有害气体，因此若不进行硫铁矿的脱除，将会导致改性煤矸石孔容小，比表面积小，最终导致吸附性能下降。
[0026] 本发明在脱除硫铁矿后，利用盐酸对煤矸石进一步除杂，利用盐酸的酸性除去煤矸石中的铁、钙、锌、镍等金属，使煤矸石内部形成较多的孔隙，并使煤矸石的比表面积进一步增加。
[0027] 本发明一次改性利用煅烧使煤矸石的结构膨胀，增加煤矸石的微孔结构，使得煤矸石结构成松散状态，从而提高煤矸石吸附性能。
[0028] 本发明二次改性利用硫酸+醋酸的混酸进行回流改性，其中硫酸为非挥发性含氧酸，醋酸为挥发性含氧酸，利用气态酸和液态酸共同作用，在煤矸石表面进行高效刻蚀，形成微孔。而且，本发明所用到的酸均为含氧酸，利用气体含氧酸和液体含氧酸共同作用，能够更为高效的在煤矸石表面引入含氧官能团。
[0029] 本发明在两次改性后还在煤矸石表面喷涂了少量的壳聚糖溶液，壳聚糖的引入既能够对粉末状的煤矸石起到一定的固化作用，而且，由于壳聚糖具有大量的羟基和氨基，能够进一步提高煤矸石的吸附性能。
[0030] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0031] 本发明得到的改性煤矸石对工业废水中的金属具有良好的去除效果，其对铜的去除率能够达到98.95％，对锌的去除率能够达到98.05％，对铬的去除率能够达到99.98％，对镉的去除率能够达到99.98％，对铅的去除率能够达到99.94％，对汞的去除率能够达到99.99％。
法律保护范围
涉及权利要求数量10：其中独权1项，从权-1项
1.一种处理煤矸石的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)预处理：将煤矸石与碳酸钠混合，得到煤矸石‑碳酸钠混合物，煤矸石‑碳酸钠混合物经低温煅烧、盐酸除杂，得到预处理煤矸石；
2)一次改性：将步骤1)得到的预处理煤矸石高温煅烧，得到一次改性煤矸石；
3)二次改性：将步骤2)得到的一次改性煤矸石在混酸改性溶液中混酸改性，得到二次改性煤矸石；
4)固化：将壳聚糖溶液喷涂至步骤3)制备的二次改性煤矸石表面，煅烧，得到改性煤矸石。
2.根据权利要求1所述的一种处理煤矸石的方法，其特征在于，步骤1)中，所述煤矸石与碳酸钠的质量比为10∶(3～4)。
3.根据权利要求1所述的一种处理煤矸石的方法，其特征在于，步骤1)中，所述低温煅烧为控制煤矸石‑碳酸钠混合物的含水量为20％～30％，于100～140℃下煅烧30～40min。
4.根据权利要求1所述的一种处理煤矸石的方法，其特征在于，步骤1)中，所述盐酸除杂为将低温煅烧后的煤矸石‑碳酸钠混合物与盐酸混合，沉淀物水洗。
5.根据权利要求4所述的一种处理煤矸石的方法，其特征在于，所述盐酸的浓度为
4mol/L，盐酸与煤矸石的质量体积比为1g∶5～10mL；所述水洗为水洗至水洗液pH＝7。
6.根据权利要求1所述的一种处理煤矸石的方法，其特征在于，步骤2)在氮气保护气氛中进行；步骤2)中，所述高温煅烧为于700～1000℃下煅烧20～50min。
7.根据权利要求1所述的一种处理煤矸石的方法，其特征在于，步骤3)中，所述混酸改性溶液为将3mol/L的硫酸溶液与6mol/L的醋酸溶液按照3∶5的体积比进行混合；所述混酸改性为100～130℃下混酸回流改性1～2h。
8.根据权利要求1所述的一种处理煤矸石的方法，其特征在于，步骤4)中，所述壳聚糖溶液为按照料液比1mg：5mL将壳聚糖溶解于0.2mol/L的醋酸溶液中；所述煅烧为于300～
500℃下煅烧10～20min。
9.权利要求1～8任一项所述处理煤矸石的方法处理得到的改性煤矸石。
10.权利要求9所述改性煤矸石在吸附水中重金属方面的应用。
