申请日2013.11.14
公开(公告)日2015.05.20
IPC分类号B01J20/16; C02F1/62; C02F1/28; B01J20/30
摘要
一种基于固体废弃物改性利用的重金属废水吸附剂的制备方法，其特征在于：利用较常见的工业固体废弃物改性再生，且用于处理含低浓度(1mg/L及以下)重金属离子(尤其是Ni2+)的工业废水的吸附剂。所述吸附剂包含改性硅藻土、改性粉煤灰、聚合氯化铝和水玻璃，各主要成分质量百分含量分别为改性硅藻土20-40%、聚合氯化铝20-40%、改性粉煤灰20-60%和水玻璃5%。本发明为与日俱增的固体废弃物的处理提供了一种较佳的方法，利用固体废弃物的改性再生有效去除低浓度废水中的重金属离子，不仅成本低廉，而且达到以废治废、节能环保。
权利要求书
1.一种基于固体废弃物改性利用的重金属废水吸附剂的制备方法，其特征 在于：该吸附剂包含改性硅藻土、改性粉煤灰、聚合氯化铝和水玻璃，各主要 成分质量百分含量分别为改性硅藻土20-40%、改性粉煤灰20-60%、聚合氯化铝 20-40%、水玻璃5%。
2.如权利要求1所述的吸附剂，其特征在于：吸附剂可处理低浓度(1mg/L 及以下)重金属废水(尤其是Ni2+)，使之达到国家排放标准0.1mg/L;使用后 的吸附剂可用酸溶液处理，进行解吸附，回收重金属。
3.如权利要求1所述的改性硅藻土的制备工艺，其具体步骤为：(a)将废 弃硅藻土用酸洗超声法改性处理，去除硅藻土孔隙中的杂质及油污，用去离子 水或乙醇洗涤2-3次;(b)用改性液对处理后的废弃硅藻土进行浸泡改性，改性 液为聚合氯化铝溶液;(c)将改性硅藻土置于100-120℃烘箱中干燥12-24h，之 后再将其用马弗炉煅烧1-4h，煅烧温度为200-600℃，对其研磨过筛，筛网为 80-250目，即得到改性硅藻土。
4.如权利要求3所述的酸洗超声法，其特征在于：酸溶液为HCl溶液或 H2SO4溶液，浓度为0.5-5mol/L，酸溶液也可以采用工业废酸;超声处理时，超 声频率为10-99kHz，功率为150-350W，超声时间0.5-1h;固液比为0.05-0.25g/mL。
5.如权利要求3所述的聚合氯化铝，其特征在于：由工业铝渣制备聚合氯 化铝。
6.如权利要求1所述的改性粉煤灰的制备工艺，其具体步骤为：(a)将粉 煤灰研磨过筛，筛网为80-100目;(b)用改性液对其进行浸泡改性，改性液为 碱性溶液，并超声震荡1-4h;(c)用去离子水或乙醇洗涤2-3次，置于100-120 ℃烘箱中干燥6-12h，即得到改性粉煤灰。
7.如权利要求6所述的碱性溶液，其特征在于：碱性溶液为NaOH溶液、 KOH溶液或NaHCO3溶液，浓度为1-5mol/L;超声处理时，超声频率为10-99kHz， 功率为150-350W;固液比为0.05-0.25g/mL。
8.如权利要求1所述的吸附剂的制备工艺，其具体步骤为：将改性硅藻土、 聚合氯化铝、改性粉煤灰和水玻璃共混搅拌，使其分散均匀，转速为 150-600r/min，之后将其置于模具中，常温干燥6-24h，即可得到吸附剂。
9.如权利要求8所述的模具，其特征在于：模具呈圆柱体，直径为2-10cm， 长为1-5cm，也可根据实际使用定制模具;成品带有蜂窝状孔洞，增大比表面积。
说明书
一种基于固体废弃物改性利用的重金属废水吸附剂的制备方法
技术领域
本发明涉及固体废弃物的改性工艺以及低浓度重金属废水处理。
背景技术
随着科学技术的进步，社会经济进入了高速发展时期。在工业生产发展的 同时，自然资源的消耗和废物的产生也同样急剧增长，根据目前的技术条件， 在生产中，总免不了会将所利用的一部分天然资源作为废弃物而丢弃。我国的 自然资源并不十分丰富，且资源利用率低，浪费严重，很大一部分资源没有发 挥效益，形成了废弃物。固体废弃物的有效合理利用，一直是世界各国共同关 心的问题，并都在努力寻求新方法、新工艺。世界各国对于固体废弃物资源化 的技术水平并不高，其处理方法也较为消极，基本都限于单种废弃物的回收利 用。
近年来，重金属污染的问题越来越突出，对处理废水中重金属的技术要求 也越来越高，过去传统的能耗高、吸附剂用量大、二次污染严重的处理技术已 经被更新型的技术所取代。吸附法是处理重金属废水的一种常见方法，各种各 样的的吸附剂也层出不穷。然而，常见的吸附剂价格高、不易再生等特点阻碍 了它的应用，更多的研究者在追寻一种低成本高效率的吸附剂，此种吸附剂除 了具备一般吸附剂络合重金属的能力外，最重要是成本低，能被广泛地运用并 且能达到满意的去除率。综上所述，利用固体废弃改性再生后处理重金属废水 是一种经济且高效的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于固体废弃物改性利用的重金属废水吸附剂 的制备方法，该吸附剂具有吸附能力强、比表面积大、可循环利用、成本低廉 等特点。由于所用原料多采用当前较典型的固体废弃物，对其进行适当的改性 处理，可提高其利用价值，达到以废治废、节能环保的目的。采用本改性方法， 可增加硅藻土的比表面积，提高硅藻土和粉煤灰的吸附能力。
本发明的技术方案是：
一种固体废弃物改性再生重金属废水吸附剂，所述吸附剂包含改性硅藻土、 改性粉煤灰、聚合氯化铝和水玻璃，各主要成分质量百分含量分别为改性硅藻 土20～40%、改性粉煤灰20～60%、聚合氯化铝20～40%、水玻璃5%。
所述吸附剂的制备工艺，其具体步骤为：将改性硅藻土、改性粉煤灰、聚 合氯化铝和水玻璃共混搅拌，使其分散均匀，转速为150-600r/min，之后将其置 于模具中，常温干燥6-24h，即可得到吸附剂。
所述模具呈圆柱体，直径为2-10cm，长为1-5cm，也可根据实际使用定制 模具;成品带有蜂窝状空洞，可增大比表面积。
所述吸附剂可处理低浓度(1mg/L及以下)重金属废水(尤其是Ni2+)，使 之达到国家排放标准0.1mg/L;使用后的吸附剂可用酸溶液处理，进行解吸附， 回收重金属。
改性硅藻土的制备工艺，其具体步骤为：(a)将废弃硅藻土用酸洗超声法改 性处理，去除硅藻土孔隙中杂质及油污，用去离子水或乙醇洗涤2-3次;(b)用 改性液对处理后的废弃硅藻土进行浸泡改性，改性液为聚合氯化铝溶液;(c)将 改性硅藻土置于100-120℃烘箱中干燥12-24h，之后再将其用马弗炉煅烧1-4h， 煅烧温度为200-600℃，对其研磨过筛，筛网为80-250目，即得到改性硅藻土。
所述酸洗超声法，酸溶液为HCl溶液或H2SO4溶液，浓度为0.5-5mol/L， 酸溶液也可以采用工业废酸;超声处理时，超声频率为10-99kHz，功率为 150-350W，超声时间0.5-1h;固液比为0.05-0.25g/mL。
所述聚合氯化铝由工业铝渣制备得到。
所述改性粉煤灰的制备工艺，其具体步骤为：(a)将粉煤灰研磨过筛，筛网 为80-100目;(b)用改性液对其进行浸泡改性，改性液为碱性溶液，并超声震 荡1-4h;(c)用去离子水或乙醇洗涤2-3次，置于100-120℃烘箱中干燥6-12h， 即得到改性粉煤灰。
所述碱性溶液为NaOH溶液、KOH溶液或NaHCO3溶液，浓度为1-5mol/L; 超声处理时，超声频率为10-99kHz，功率为150-350W;固液比为0.05-0.25g/mL。
本发明的有益效果为：本发明制备的吸附剂，成本低廉、吸附能力强、使 用方便，适用于大规模工业生产;所述吸附剂对离子浓度较低的重金属废水处 理更为有效。
具体实施方法
实施例1
改性硅藻土的制备：(a)取5g废弃硅藻土用酸洗超声法(100mL，1mol/L HCl 溶液;超声频率为40kHz，功率为350W，超声时间0.5h)改性处理，去除硅藻 土孔隙中杂质及油污，用去离子水或乙醇洗涤3次;(b)用改性液聚合氯化铝溶 液对处理后的废弃硅藻土进行浸泡改性，浸泡1h;(c)将改性硅藻土置于110℃ 烘箱中干燥12h，之后再将其用马弗炉煅烧2h，煅烧温度为400℃，对其研磨过 筛，筛网为80目，即得到改性硅藻土。
改性粉煤灰的制备：(a)取50g粉煤灰研磨过筛，筛网为80目;(b)用200mL， 3mol/L NaOH溶液对其进行浸泡改性，并超声震荡2h(超声频率为40kHz，功 率为350W);(c)用去离子水或乙醇洗涤3次，置于105℃烘箱中干燥6h，即得 到改性粉煤灰。
吸附剂的制备：将改性硅藻土25%、改性粉煤灰60%、聚合氯化铝20%和 水玻璃5%共混搅拌，使其分散均匀，转速为300r/min，之后将其置于模具(直 径为2cm，长为1cm)中，常温干燥12h，即可得到吸附剂。
取2g吸附剂置于250mL锥形瓶中，然后加入50mL，1mg/L的Ni2+金属离 子溶液进行吸附，室温震荡吸附0.5h，在静置4h后取样，用火焰原子吸收分光 光度法测定Ni2+浓度，处理后浓度低于0.1mg/L。
实施例2
改性硅藻土的制备：(a)取10g废弃硅藻土用酸洗超声法(100mL，3mol/L HCl溶液;超声频率为60kHz，功率为200W，超声时间1h)改性处理，去除硅 藻土孔隙中杂质及油污，用去离子水和乙醇分别洗涤3次;(b)用改性液聚合氯 化铝溶液对处理后的废弃硅藻土进行浸泡改性，浸泡2h;(c)将改性硅藻土置于 105℃烘箱中干燥24h，之后再将其用马弗炉煅烧4h，煅烧温度为500℃，对其 研磨过筛，筛网为100目，即得到改性硅藻土。
改性粉煤灰的制备：(a)取25g粉煤灰研磨过筛，筛网为100目;(b)用 200mL，1mol/L NaOH溶液对其进行浸泡改性，并超声震荡2h(超声频率为 60kHz，功率为200W);(c)用去离子水和乙醇分别洗涤3次，置于105℃烘箱 中干燥12h，即得到改性粉煤灰。
吸附剂的制备：将改性硅藻土40%、改性粉煤灰30%、聚合氯化铝25%和 水玻璃5%共混搅拌，使其分散均匀，转速为400r/min，之后将其置于模具(直 径为2cm，长为2cm)中，常温干燥24h，即可得到吸附剂。
取10g片状吸附剂固定于内径2cm的长玻璃管中，然后通入50mL，1mg/L 的Ni2+金属离子溶液进行吸附，循环往复5-10次，用火焰原子吸收分光光度法 测定Ni2+浓度，处理后浓度低于0.1mg/L。