申请日2016.04.19
公开(公告)日2016.07.13
IPC分类号B01J20/12; B01J20/30; C02F1/28; C02F1/30; B01J21/06; B01J23/10; C02F101/20
摘要
本发明涉及一种治理高锌、铜氰化废水的膨润土复合材料及其应用，属于废水处理技术领域。所述膨润土复合材料，其制备方法如下：将钛酸丁酯、无水乙醇和浓硝酸混合得到混合物A;将六水硝酸镧溶解于去离子水中，加入浓硝酸，再加入无水乙醇得到混合物B;将混合物B滴加到混合物A中，得到混合物C，滴加完成后，继续搅拌得到乳白色液体;向其中加入膨润土，去离子水，得到混合物D;经沉降，蒸干，磨碎，过筛，焙烧，冷却至室温，得到膨润土复合材料。本发明在反应过程中生成二氧化钛，并将生成的二氧化钛负载在膨润土上，通过改性来治理黄金行业产生的高锌、铜氰化废水，实现对含氰废水中氰的有效降解和对重金属离子的有效吸附。
权利要求书
1.一种治理高锌、铜氰化废水的膨润土复合材料，其特征在于：其制备方法包括以下步骤：
(1)将钛酸丁酯、无水乙醇和浓硝酸混合搅拌均匀，得到混合物A;
(2)将六水硝酸镧溶解于去离子水中，加入浓硝酸混合均匀，再加入无水乙醇混合均匀，得到混合物B;
(3)将混合物B滴加到混合物A中，得到混合物C，滴加完成后，继续对混合物C进行搅拌，得到乳白色液体;
(4)向步骤(3)得到的乳白色液体中加入膨润土，搅拌均匀，最后加入去离子水，继续搅拌均匀，得到混合物D;
(5)将混合物D进行沉降，蒸干，磨碎，过筛，焙烧，冷却至室温，得到膨润土复合材料。
2.根据权利要求1所述的治理高锌、铜氰化废水的膨润土复合材料，其特征在于：步骤(1)中钛酸丁酯、无水乙醇、浓硝酸的体积比为10～30:30～60:1～5，混合搅拌时间为20～60min。
3.根据权利要求1所述的治理高锌、铜氰化废水的膨润土复合材料，其特征在于：步骤(2)中镧与步骤(1)中钛的摩尔比为0.5～1.5:100，步骤(2)中去离子水、浓硝酸和无水乙醇的体积比为3～6:0.3～0.6:12～24，其中镧与去离子水的质量比为12～36:1000。
4.根据权利要求1所述的治理高锌、铜氰化废水的膨润土复合材料，其特征在于：步骤(3)中在160～200rpm的搅拌条件下，将混合物B滴加到混合物A中，混合物B滴加速度为每滴1到3秒，继续对混合物C进行搅拌的时间为20～60min。
5.根据权利要求1所述的治理高锌、铜氰化废水的膨润土复合材料，其特征在于：步骤(4)中膨润土与去离子水的质量比为1:10～15，膨润土与步骤(1)中钛的质量比为1.6～1.9:1，继续搅拌时间为2～6小时。
6.根据权利要求1所述的治理高锌、铜氰化废水的膨润土复合材料，其特征在于：步骤(5)中沉降时间为3～5小时，蒸干过程保持温度为60～90℃，筛孔孔径为100～200目，焙烧温度为300～600℃，焙烧时间为0.5～5小时。
7.一种权利要求1～6任一所述的治理高锌、铜氰化废水的膨润土复合材料的应用，其特征在于：用于含氰废水的处理包括以下步骤：室温下将膨润土复合材料与含氰废水混合，进行避光振荡，使其混合均匀得到混合溶液;对混合溶液进行磁力搅拌，磁力搅拌的同时保持向混合溶液中鼓入空气以及在混合溶液垂直上方保持高压汞灯进行光照。
8.根据权利要求7所述的治理高锌、铜氰化废水的膨润土复合材料的应用，其特征在于：高压汞灯的功率为150W。
说明书
治理高锌、铜氰化废水的膨润土复合材料及其应用
技术领域
本发明涉及一种治理高锌、铜氰化废水的膨润土复合材料及其应用，属于废水处理技术领域。
背景技术
黄金行业的含氰废水主要含有氰化物，根据矿石成分的不同，也会含有锌、铜重金属离子，这些重金属离子与氰化物会形成络合离子。由于氰化物有剧毒，不能被直接排放。有很多处理含氰废水的方法，例如氯碱氧化法，二氧化硫空气氧化法，过氧化氢氧化法，生物化学分解法，酸化法和离子交换法等方法。但是这些方法处理含氰废水效果并不理想。
二氧化钛被广泛应用于液体废弃物或是有毒废水的处理，它具有热稳定性好、能效高、无毒无害并且不会产生二次污染等优良性质。但是对于二氧化钛的应用却不是很广泛，这主要是由于二氧化钛的带隙比较宽，只能吸收如紫外线等波长较长的光，对太阳能的利用率较低。二氧化钛的光催化活性可以通过掺杂稀土元素得到提高。掺杂稀土元素的二氧化钛加速了电子和空洞的分离，并且提高了其吸收光谱的范围，从而加速了氧化还原反应进程。当温度不是很高的时候，Eu，Er和La等稀土元素掺杂到二氧化钛中能够减缓锐钛矿相向金红石相的转变，研究表明，稀土元素的掺杂能够有效地提高光催化效率。
膨润土主要成分为比表面积较大的蒙脱石，是拥有较好的吸附性能和离子交换性能的粘土，这与它含有铝氧八面体和硅氧四面体的特殊晶体结构有着密切的关系。膨润土被广泛应用于环境保护领域，例如造纸业、电镀行业和炼油工业等等，其他工业产生的含有重金属离子的废水或是固体垃圾，也可以用膨润土处理。通过研究膨润土的性质，很多研究者已经着手将二氧化钛负载到膨润土上来有效地利用二氧化钛的光催化活性，同时，二氧化钛也能够有效地利用膨润土的层状结构和微孔特性，并很好地分散在膨润土的表面。
目前应用二氧化钛处理废水方面的专利主要有以下几种，见表1所示。
表1含氰废水处理专利列表
发明内容
本发明的目的是提供一种治理高锌、铜氰化废水的膨润土复合材料，实现对含氰废水中氰的有效降解和对重金属离子的有效吸附;本发明同时提供其应用。
本发明所述的治理黄金行业含氰废水的膨润土复合材料，其制备方法包括以下步骤：
(1)将钛酸丁酯、无水乙醇和浓硝酸混合搅拌均匀，得到混合物A;
(2)将六水硝酸镧溶解于去离子水中，加入浓硝酸混合均匀，再加入无水乙醇混合均匀，得到混合物B;
(3)将混合物B滴加到混合物A中，得到混合物C，滴加完成后，继续对混合物C进行搅拌，得到乳白色液体;
(4)向步骤(3)得到的乳白色液体中加入膨润土，搅拌均匀，最后加入去离子水，继续搅拌均匀，得到混合物D;
(5)将混合物D进行沉降，蒸干，磨碎，过筛，焙烧，冷却至室温，得到膨润土复合材料。
步骤(1)中钛酸丁酯、无水乙醇、浓硝酸的体积比为10～30:30～60:1～5，混合搅拌时间为20～60min。
步骤(2)中镧与步骤(1)中钛的摩尔比为0.5～1.5:100，步骤(2)中去离子水、浓硝酸和无水乙醇的体积比为3～6:0.3～0.6:12～24，其中镧与去离子水的质量比为12～36:1000。
步骤(3)中在160～200rpm的搅拌条件下，将混合物B滴加到混合物A中，混合物B滴加速度为每滴1到3秒，继续对混合物C进行搅拌的时间为20～60min。
步骤(4)中膨润土与去离子水的质量比为1:10～15，膨润土与步骤(1)中钛的质量比为1.6～1.9:1，继续搅拌时间为2～6小时。步骤(1)中的钛为钛酸丁酯中的钛。
步骤(5)中沉降时间为3～5小时，蒸干过程保持温度为60～90℃，筛孔孔径为100～200目，焙烧温度为300～600℃，焙烧时间为0.5～5小时。
本发明所述的治理黄金行业含氰废水的膨润土复合材料用于含氰废水的处理包括以下步骤：室温下将膨润土复合材料与含氰废水混合，进行避光振荡，使其混合均匀得到混合溶液;对混合溶液进行磁力搅拌，磁力搅拌的同时保持向混合溶液中鼓入空气以及在混合溶液垂直上方保持高压汞灯进行光照。
其中，高压汞灯的功率优选150W。
本发明所用水均为去离子水，所用无水乙醇、钛酸丁酯、六水硝酸镧均为分析纯，所用膨润土均过200目筛。
本发明的有益效果如下：
本发明在反应过程中生成二氧化钛，并将生成的二氧化钛负载在膨润土上，通过改性来治理黄金行业产生的高锌、铜氰化废水，其利用二氧化钛的光催化作用和膨润土的吸附作用对氰化物进行有效地分解，同时实现对重金属离子地吸附。
本发明用料种类较少，设备简单，操作简便，反应条件要求宽松;所用膨润土复合材料中膨润土的用量最多，而膨润土在我国分布广泛，廉价易得，节约成本;膨润土具有特殊的层状结构和较大的比表面积，二氧化钛利用膨润土这一特性，分布更加均匀，大大地提高了光催化反应效率;在利用二氧化钛光催化性能的同时，又有膨润土的吸附作用，有效地提高了膨润土复合材料的利用率;稀土元素La的掺杂，使得光催化活性得到进一步提高。
与传统吸附法相比，本发明能够将氰分解，有效地去除氰的危害，铜吸附量达到12.11～15.64mg/g，氰的分解量达到22.36～36.4mg/g，锌吸附量达到18.11～29.51mg/g。