申请日2016.12.22
公开(公告)日2017.04.26
IPC分类号B01J20/18; B01J20/28; B01J20/30; C02F1/28; C02F101/20
摘要
本发明公开了一种用于重金属废水处理的复合吸附材料及其制备方法，所述用于重金属废水处理的复合吸附材料由以下重量份的原料组成：硅藻土20‑30份、贝壳粉15‑25份、沸石粉10‑20份、介孔分子筛20‑40份、乙二胺四乙酸金属钠盐40‑60份、氯化锌70‑80份、氯化镁30‑50份。本发明通过硅藻土、贝壳粉、沸石粉以及介孔分子筛制得的多孔结构的共同作用，制备得到的吸附材料具有很强的吸附能力和还原能力，可实现水体中多种重金属离子如铅离子、镉离子及铬离子的高效去除，具有去除率高、反应速率快的优点，将锌离子和镁离子均负载在吸附材料上，起到增效作用，还原重金属的能力更强，可以实现深度脱除。
权利要求书
1.一种用于重金属废水处理的复合吸附材料，其特征在于，由以下重量份的原料组成：硅藻土20-30份、贝壳粉15-25份、沸石粉10-20份、介孔分子筛20-40份、乙二胺四乙酸金属钠盐40-60份、氯化锌70-80份、氯化镁30-50份。
2.根据权利要求1所述的用于重金属废水处理的复合吸附材料，其特征在于，由以下重量份的原料组成：硅藻土22-28份、贝壳粉18-22份、沸石粉12-18份、介孔分子筛25-35份、乙二胺四乙酸金属钠盐45-55份、氯化锌72-78份、氯化镁35-45份。
3.根据权利要求1所述的用于重金属废水处理的复合吸附材料，其特征在于，由以下重量份的原料组成：硅藻土25份、贝壳粉20份、沸石粉15份、介孔分子筛30份、乙二胺四乙酸金属钠盐50份、氯化锌75份、氯化镁40份。
4.一种如权利要求1-3任一所述的用于重金属废水处理的复合吸附材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)按照重量份称取各原料;
(2)将乙二胺四乙酸金属钠盐按照质量比1-1.5：1溶解在去离子水中，配制成乙二胺四乙酸金属钠盐溶液，然后将介孔分子筛浸渍到乙二胺四乙酸金属钠盐溶液中浸渍10-14h，使乙二胺四乙酸金属钠盐溶液浸透到分子筛孔道，并且进行超声处理3-5h，再抽真空处理1-2h，然后在2000-4000r/min的转速下离心1-3h，取出沉淀混合物，在50-70℃的温度下真空干燥4-8h，待用;
(3)将硅藻土、贝壳粉、沸石粉和步骤(1)得到的产物一起进行在惰性气体的保护下，于1100-1300℃的石英管式炉中烧制1-3h得到复合吸附材料基体;
(4)将上述复合材料基体用2-4mol/L的盐酸溶液浸泡15-20h后，用去离子水冲洗至其pH值至6.0-7.0，然后去除水溶液，干燥后待用;将氯化锌和氯化镁分别配置成3-5mol/L的氯化锌溶液和氯化镁溶液，备用;
(5)将干燥后复合吸附材料基体浸泡在氯化锌溶液中，在25-35℃、180-200r/min的条件下振荡反应，振荡反应20-24h后去除反应液，得到吸附锌离子的复合吸附材料，再将吸附锌离子的复合吸附材料浸泡在氯化镁溶液中，在35-40℃、210-230r/min的条件下振荡反应，振荡反应20-24h后去除反应液，用去离子水冲洗3-7遍后分离去除水溶液，得到饱和吸附的复合吸附材料;
(6)用质量分数0.1-0.3%的氢氧化钠溶液，配制1-2mol/L的硼氢化钠溶液，将硼氢化钠溶液加入饱和吸附的复合吸附材料中后，在150-170rm/min下振荡反应，振荡反应10-30min后去除部分反应液，然后再洗涤至中性，烘干即得到复合吸附材料成品。
5.根据权利要求4所述的用于重金属废水处理的复合吸附材料的制备方法，其特征在于，所述惰性气体为氮气或氩气。
说明书
一种用于重金属废水处理的复合吸附材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体是一种用于重金属废水处理的复合吸附材料及其制备方法。
背景技术
重金属不能被微生物降解，可在生物体内富集并引起显著毒性效应，是一种持久性污染物。如汞、镉、铬、铅、砷等严重危害人体健康，破坏水生态系统，使农业和渔业减产等，造成的经济损失巨大，成为制约我国经济、社会发展和民生改善的重大问题。针对重金属污染，人们已开发的多种水处理方法，如化学沉淀法、铁氧体法、吸附法、离子交换法、电解法、反渗透、电渗析法、强化超滤法、生物法等，都存在一些缺点和不足：(1)有些处理成本高，如强化超滤法、电渗析法、化学沉淀法中的螯合沉淀法、离子交换法等;(2)有些工艺复杂、操作繁琐，如铁氧体法、强化超滤法;(3)有些处理效果达不到要求，如传统化学沉淀法;(4)有些适应性差，如生物法、电解法、铁氧体法;(5)有些设备投资大，如反渗透、电渗析法。
与上述处理方法比较，吸附法是通过比表面积大的多孔性物质，如活性炭、粉煤灰、活性污泥灰、沸石、生物材料、氧化锰、花生壳和高岭土等，使重金属离子在固体表面未平衡的分子引力或化学键力的作用下富集而分离。由于这些吸附剂来源广泛且价廉，引起水处理界的广泛重视，成为一种很有应用前景的重金属废水处理方法。但这些吸附剂普遍存在吸附容量偏低，用量大，对重金属的去除效率不够高等问题。如果不经有效脱附方式处理，往往会产生大量废渣。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成本低、制备方便的用于重金属废水处理的复合吸附材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于重金属废水处理的复合吸附材料，由以下重量份的原料组成：硅藻土20-30份、贝壳粉15-25份、沸石粉10-20份、介孔分子筛20-40份、乙二胺四乙酸金属钠盐40-60份、氯化锌70-80份、氯化镁30-50份。
作为本发明进一步的方案：所述用于重金属废水处理的复合吸附材料，由以下重量份的原料组成：硅藻土22-28份、贝壳粉18-22份、沸石粉12-18份、介孔分子筛25-35份、乙二胺四乙酸金属钠盐45-55份、氯化锌72-78份、氯化镁35-45份。
作为本发明进一步的方案：所述用于重金属废水处理的复合吸附材料，由以下重量份的原料组成：硅藻土25份、贝壳粉20份、沸石粉15份、介孔分子筛30份、乙二胺四乙酸金属钠盐50份、氯化锌75份、氯化镁40份。
所述用于重金属废水处理的复合吸附材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照重量份称取各原料;
(2)将乙二胺四乙酸金属钠盐按照质量比1-1.5：1溶解在去离子水中，配制成乙二胺四乙酸金属钠盐溶液，然后将介孔分子筛浸渍到乙二胺四乙酸金属钠盐溶液中浸渍10-14h，使乙二胺四乙酸金属钠盐溶液浸透到分子筛孔道，并且进行超声处理3-5h，再抽真空处理1-2h，然后在2000-4000r/min的转速下离心1-3h，取出沉淀混合物，在50-70℃的温度下真空干燥4-8h，待用;
(3)将硅藻土、贝壳粉、沸石粉和步骤(1)得到的产物一起进行在惰性气体的保护下，于1100-1300℃的石英管式炉中烧制1-3h得到复合吸附材料基体;
(4)将上述复合材料基体用2-4mol/L的盐酸溶液浸泡15-20h后，用去离子水冲洗至其pH值至6.0-7.0，然后去除水溶液，干燥后待用;将氯化锌和氯化镁分别配置成3-5mol/L的氯化锌溶液和氯化镁溶液，备用;
(5)将干燥后复合吸附材料基体浸泡在氯化锌溶液中，在25-35℃、180-200r/min的条件下振荡反应，振荡反应20-24h后去除反应液，得到吸附锌离子的复合吸附材料，再将吸附锌离子的复合吸附材料浸泡在氯化镁溶液中，在35-40℃、210-230r/min的条件下振荡反应，振荡反应20-24h后去除反应液，用去离子水冲洗3-7遍后分离去除水溶液，得到饱和吸附的复合吸附材料;
(6)用质量分数0.1-0.3%的氢氧化钠溶液，配制1-2mol/L的硼氢化钠溶液，将硼氢化钠溶液加入饱和吸附的复合吸附材料中后，在150-170rm/min下振荡反应，振荡反应10-30min后去除部分反应液，然后再洗涤至中性，烘干即得到复合吸附材料成品。
作为本发明再进一步的方案：所述惰性气体为氮气或氩气。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过硅藻土、贝壳粉、沸石粉以及介孔分子筛制得的多孔结构的共同作用，制备得到的吸附材料具有很强的吸附能力和还原能力，可实现水体中多种重金属离子如铅离子、镉离子及铬离子的高效去除，具有去除率高、反应速率快的优点，将锌离子和镁离子均负载在吸附材料上，起到增效作用，还原重金属的能力更强，可以实现深度脱除。