一种精制石英砂的方法 技术领域 本发明涉及一种精制石英砂的方法， 具体是涉及一种把草酸与预处理过的粗石英 砂混合后， 利用超声波处理达到精制石英砂的技术， 同时还涉及利用本发明中的滤液在含 亚甲基蓝废水处理中的应用。
背景技术
随着科学技术的进步， 高科技术用硅的需求量也将大大增加， 而天然水晶资源的 日趋枯竭， 使得人们不得不将目光转向天然水晶的替代品——高纯和超纯石英砂。 因此， 积 极探求和推动石英砂提纯技术的进步， 实现精制石英砂、 高纯和超纯石英砂的低成本， 批量 工业化生产， 对于满足高科技用硅需求、 变地方资源优势为经济优势以及原料工业的可持 续发展， 都具有重要意义。
酸浸是利用石英不溶于酸 ( HF 除外 ) , 其它杂质矿物能被酸液溶解的特点 , 从 而可以实现对石英的进一步提纯。牛福生等 （牛福生 , 徐晓军 , 高建国 , 等 . 石英砂选矿 提纯工艺研究 [J]. 云南冶金 ,2001,30 (1):18~21.） 认为酸类对石英中的非金属杂质矿物 均有良好的去除效果 , 一般认为各种稀酸对 Fe、 Al、 Mg 的去除均有显著效果。I·I·塔拉 索瓦等 （I·I·塔拉索瓦 . 应用草酸浸出和光催化污水处理法生产玻璃砂 [J]. 国外金属矿 选矿 ,2003,(8):40~43.） 对降低透明平板玻璃生产用硅砂含铁量的草酸浸出技术进行了研 究， 指出通常使用的热硫酸会产生中和浸出液污水和排放的环境问题， 并认为使用草酸的 主要优点在于 , 浸出时形成了光化学和微生物都可以降解的可溶性络合物 ( 例如 , 三草酸 铁 ( Ⅲ ) 阴离子 )。韩宪景等 （韩宪景 . 超高纯石英砂深加工生产 [ J ] . 国外金属矿选 矿 ,1998 , (7) :31 ～ 32.） 认为搅拌和超声波可增加酸液与石英颗粒表面接触的机会 , 同 时利用冲击波或颗粒间相互碰撞摩擦 , 使溶解出的可溶性杂质化合物不沉积在砂粒表面 , 增大反应的接触面积 , 有利于提高酸浸除杂效果。赵洪力 （赵洪力 . 用超声波进行的石英 砂除铁试验研究 [J]. 玻璃与搪瓷， 2004,32 (2):44 ～ 48） 在一些欧美国家比较系统地研究 了石英酸浸提纯处理 , 而且包裹体易溶解于氢氟酸 , 能降低石英粉料中的包裹体含量。经 过酸浸处理后的石英砂 , 可获得纯度达 99. 99 % 的高纯和超高纯石英砂。
混合物抽滤后， 滤液一般被当作废液排出， 不仅污染环境， 而且浪费资源， 不利于 可持续发展。 发明内容
为了解决上述问题， 本发明提供了一种精制石英砂的方法， 该方法是用草酸在超 声条件下精制石英砂 ； 再用混合物抽滤后的滤液对含亚甲基蓝废液进行光催化降解。
本发明的技术方案如下 ： a． 粗石英砂的预处理 将粗石英砂于 110℃干燥 1~2 小时， 冷却、 研磨、 过 110 目筛备用 ； b． 配制草酸含量为 5 g/L 的草酸水溶液备用 ；c． 在草酸水溶液中加入预处理过的石英砂， 超声处理 3 小时， 抽滤， 滤液待用 ； 滤渣依 次用稀盐酸、 蒸馏水洗涤， 然后在 70~85℃干燥 5 小时， 即得到精制的石英砂。 图 1 中处理前 后的石英砂 X 射线粉末衍射谱线几乎一致， 表明超声处理对石英砂的晶相并无影响。
d． 步骤 c 的滤液可应用于印染废水的处理， 尤其是对亚甲基蓝的处理效率较高， 能快速处理含亚甲基蓝废水。具体过程 ： 取上一步真空抽滤的滤液 20 毫升， 加入到 60 毫升 浓度为 20ppm 亚甲基蓝废液中， 在磁力搅拌下暗反应 45 分钟， 光反应 2 小时。然后用离心 管取样， 将其置于 3000rpm 的离心机中离心分离 5 分钟， 用吸管移取一定体积的上清液于比 色管中， 用紫外 - 可见光分光度测其脱色率。
本发明所涉及到的利用该滤液对含有亚甲基蓝废水的处理原理， 可能是草酸在超 声处理粗石英砂的过程中生成了金属铝或金属铁的配合物 （三草酸铁 ( Ⅲ ) 阴离子等） ， 该 类配合物具有光催化活性， 能有效地处理印染废水。
本发明的显著优点在于 ： 1） 本发明技术工艺简单， 效果明显， 精制后的石英砂的纯度高达 99.9%， 即超高纯的石 英砂。
2） 本发明中产生的滤液具有优越的吸附性能和光催化性能， 广泛应用于印染废水 的处理， 尤其是对亚甲基蓝的处理效率较高， 能快速处理含亚甲基蓝废水。 附图说明
图 1 是本发明所涉及的石英砂处理前后的 X 射线粉末衍射图。 图 2 是本发明所涉及的滤液处理亚甲基蓝的活性图。 图 3 是本发明所涉及的滤液处理亚甲基蓝的紫外光谱图。具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明， 但是本发明不仅限于此。
实施例 1 ： 将 20 克粗石英砂于 110℃的数显鼓风干燥箱干燥 1 小时， 冷却、 研磨、 110 目过筛备用。
取 2.5 克的草酸固体， 于 1000 毫升的烧杯中， 加入 500 毫升蒸馏水， 配制成浓度为 5g/L 的草酸水溶液备用。
将粗石英砂加入到制备好的草酸溶液中， 放入超声波仪器中， 超声处理 3 小时。
处理后将混合物用真空抽滤过滤， 将处理后的石英砂于用真空抽滤水泵抽滤混合 物， 经洗涤后的石英砂固体在 70℃下干燥 5 小时， 冷却， 即得纯度为 99.95% 的石英砂。
取 20 毫升滤液， 加入到 60 毫升浓度为 20ppm 的亚甲基蓝溶液中， 暗反应 45 分钟， 光反应 2 个小时后， 用离心管取样， 将其置于 3000rpm 的离心机中离心分离 5 分钟， 用吸管 移取一定体积的上清液于比色管中， 用紫外 - 可见光分光度测其脱色率是 98.21%。
实施例 2 ： 将 20 克粗石英砂于 110℃的数显鼓风干燥箱干燥 1.5 小时， 冷却、 研磨、 110 目过筛备 用。
取 2.5 克的草酸固体， 于 1000 毫升的烧杯中， 加入 500 毫升蒸馏水， 配制成浓度为 5g/L 的草酸水溶液备用。将粗石英砂加入到制备好的草酸溶液中， 放入超声波仪器中， 超声处理 3 小时。
处理后将混合物用真空抽滤过滤， 将处理后的石英砂于用真空抽滤水泵抽滤混合 物， 经洗涤后的石英砂固体在 80℃下干燥 5 小时， 冷却， 即得纯度为 99.98% 的石英砂。
取 20 毫升滤液， 加入到 60 毫升浓度为 20ppm 的亚甲基蓝溶液中， 暗反应 45 分钟， 光反应 2 个小时后， 用离心管取样， 将其置于 3000rpm 的离心机中离心分离 5 分钟， 用吸管 移取一定体积的上清液于比色管中， 用紫外 - 可见光分光度测其脱色率是 99.38%。
实施例 3 ： 将 20 克粗石英砂于 110℃的数显鼓风干燥箱干燥 2 小时， 冷却、 研磨、 110 目过筛备用。
取 2.5 克的草酸固体， 于 1000 毫升的烧杯中， 加入 500 毫升蒸馏水， 配制成浓度为 5g/L 的草酸水溶液备用。
将粗石英砂加入到制备好的草酸溶液中， 放入超声波仪器中， 超声处理 3 小时。
处理后将混合物用真空抽滤过滤， 将处理后的石英砂于用真空抽滤水泵抽滤混合 物， 经洗涤后的石英砂固体在 85℃下干燥 5 小时， 冷却， 即得纯度为 99.97% 的石英砂。
取 20 毫升滤液， 加入到 60 毫升浓度为 20ppm 的亚甲基蓝溶液中， 暗反应 45 分钟， 光反应 2 个小时后， 用离心管取样， 将其置于 3000rpm 的离心机中离心分离 5 分钟， 用吸管 移取一定体积的上清液于比色管中， 用紫外 - 可见光分光度测其脱色率是 99.50%。
实施例 4 ： 将 20 克粗石英砂于 110℃的数显鼓风干燥箱干燥 2 小时， 冷却、 研磨、 110 目过筛备用。
取 0.5 克的草酸固体， 于 500 毫升的烧杯中， 加入 100 毫升蒸馏水， 配制成浓度为 5g/L 的草酸水溶液备用。
在 20 毫升草酸溶液中加入 5 克预处理过的石英砂， 超声处理 3 小时， 抽滤， 滤液待 用； 滤渣依次用稀盐酸、 蒸馏水洗涤， 然后在 80℃下干燥 5 小时， 即得精制纯化的石英砂。 图 1 中处理前后的石英砂 X 射线粉末衍射谱线几乎一致， 表明超声处理对石英砂的晶相并无 影响。
处理前后石英砂含铁、 铝量的分析检测结果列于表 1 中。
表1样品编号 A（处理前） A3（处理后） B（处理前） B3（处理后） 铁 （mg/kg） 592 177 450 170 氧化铝 （%） 0.86 0.42 1.2 0.42其中 A、 B 石英砂样品均取自福建沙县。
处理的结果表明， 用草酸在超声条件下精制纯化的石英砂样品 A 的含铁量从 592 mg/kg 降低到 177 mg/kg， 氧化铝的质量分数从 0.86% 降低到 0.42%， 样品 B 的含铁量从 450 mg/kg 降低到 170 mg/kg， 氧化铝的质量分数从 1.25% 降低到 0.42%， 说明本技术能有效地除 去粗石英砂中的铁和氧化铝， 除铁、 除铝性能优良。
实施例 5 取实施例 4 中的滤液 20 毫升， 加入到 60 毫升浓度为 20ppm 亚甲基蓝废液中， 在磁力搅 拌下暗反应 45 分钟， 光反应 2 小时。然后用离心管取样， 将其置于 3000rpm 的离心机中离心分离 5 分钟， 用吸管移取一定体积的上清液于比色管中， 用紫外 - 可见光分光度测其脱色 率。重复 3 次。对亚甲基蓝废液处理结果见图 2、 3。
从处理亚甲基蓝的活性图中， 可以发现暗反应 15 分钟后， 亚甲基蓝的吸光度就从 2.6 降到 0.4， 其降解率达到 85%， 暗反应 30 分钟的亚甲基蓝的降解率达到 90%， 可以说明， 该发明中的滤液是一种具有优良性能的吸附材料。在磁力搅拌 45 分钟， 达到吸附平衡后继 续光照 2 小时， 从其吸光度来看， 一定浓度亚甲基蓝的降解率接近 100%， 说明该滤液也具有 一定的光催化性能。
从处理亚甲基蓝的紫外光谱图中可以发现， 在亚甲基蓝的特征吸收波长 665 纳米 处， 比较 A、 B、 C 三条吸收线 （A 是原始的亚甲基蓝溶液， 未加处理 ； B 是与浸出液混合 15 分 钟后的样品 ； C 是光照 2 小时后的样品。 ） ， 可以得知一定浓度亚甲基蓝的吸收峰明显下降， 吸光度明显降低， 进一步验证了该材料优越的吸附性能和光催化性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例， 凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与 修饰， 皆应属本发明的涵盖范围。