申请日2017.12.08
公开(公告)日2018.04.24
IPC分类号C02F1/00; C02F1/72; C02F1/28; C02F101/20; C02F101/30; C02F101/16; C02F101/18; C02F101/22
摘要
本发明提供了一种可除去水中多种重金属的污水处理剂，包括以下组分：海泡石粉、改性黏土、聚丙烯酰胺、膨润土、交联累托石、壳聚糖、贝壳、花生壳、澳洲坚果壳;改性黏土的制备方法为：S1、将黏土由室温升温至500～550℃，并保持2～3h;然后升温至750～800℃，并保持10～15h，冷却，洗涤，干燥;S2、将黏土加入盐酸中，过滤，再加入碳酸钠中，过滤，洗涤，锻烧;S3、再将黏土加入乙醇溶液中，搅拌，然后加入十六烷基三甲基溴化铵、双烷基聚氧乙烯基三季铵盐，搅拌，过滤，洗涤，干燥即得改性黏土。本发明的污水处理剂通过对黏土改性可使增加黏土的孔密度、且能形成发达的微孔，比表面积大，可除去多种金属。
权利要求书
1.一种可除去水中多种重金属的污水处理剂，其特征在于，包括以下重量份组分：
海泡石粉5～10份、改性黏土25～35份、聚丙烯酰胺6～7份、膨润土15～20份、交联累托石20～25份、壳聚糖3～6份、贝壳5～10份、花生壳1～2份、板栗壳2～3份、核桃壳1～2份、澳洲坚果壳1～2份;
所述改性黏土的制备方法包括以下步骤：
S1、将黏土以10～15℃/min由室温升温至500～550℃，并保持2～3h;然后以5～8℃/min的升温至750～800℃，并保持10～15h，冷却至室温，洗涤至中性，干燥，过200目筛;
S2、将过200目筛后的黏土加入质量分数为5～10%的盐酸溶液中于温度为60～70℃下搅拌8～12h，过滤，洗涤，干燥;将干燥后的黏土加入质量分数为15～20%的碳酸钠溶液中于温度为30～35℃下搅拌3～4h，过滤，洗涤，干燥，然后以15～20℃/min的升温速率升温至500～550℃并保持3～4h，冷却至室温;
S3、将冷却后的黏土加入质量分数为60～70%的乙醇溶液中，搅拌，加热至80～90℃，然后加入十六烷基三甲基溴化铵、双烷基聚氧乙烯基三季铵盐，搅拌反应5～10h，过滤，洗涤，干燥即得改性黏土。
2.如权利要求1所述的可除去水中多种重金属的污水处理剂，其特征在于，S3中黏土、十六烷基三甲基溴化铵、双烷基聚氧乙烯基三季铵盐的质量比为1:0.2～0.3:0.1～0.3;S3中搅拌反应过程中每隔2～3h置于功率为250～300W的微波炉中反应3～5min。
3.一种如权利要求1所述的可除去水中多种重金属的污水 处理剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将重量份为5～10份的贝壳置于浓度为质量浓度为5～10%的碳酸钠溶液中浸泡5～10h，取出，洗净，干燥粉碎后得第一粉末;
步骤二、将重量份为1～2份的花生壳、2～3份的板栗壳、1～2份的核桃壳、1～2份的澳洲坚果壳、第一粉末、15～20份的膨润土混合粉碎后于温度为500～550℃下锻烧0.5～1h，然后以10～15℃/min升温至700～750℃并保持10～20min，再以6～8℃/min降温至400～450℃并保持20～30min，随后以12～15℃/min升温至1000～1100℃并保持2～3h，最后冷却至室温，得第二粉末;
步骤三、将第二粉末研磨粉碎，加入质量分数为5～10%的醋酸溶液中浸泡5～10min，过滤，洗净，干燥，将干燥后的第二粉末加入金属盐溶液中于温度为400～500℃下反应15～20h，冷却，过滤，干燥得第三粉末;所述金属盐溶液为包括硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸铜、硫酸镍的水溶液;
步骤四、将重量份为5～10份的海泡石粉、25～35份的改性黏土、20～25份的交联累托石、400～450份的水、第三粉末混合均匀配成悬浮液;将重量份为3～6份的壳聚糖溶于水中配制成质量浓度为3～5%的壳聚糖溶液，将壳聚糖溶液加入步骤四中的悬浮液中，于温度为60～70℃下搅拌3～4h，冷却，过滤，烘干得到第五粉末;
步骤五、将重量份为6～7份的聚丙烯酰胺、步骤四中得到的第五粉末加入重量份为350～400份的水中于温度为60～65℃下搅拌3～4h，冷却，过滤，干燥即得污水处理剂。
4.如权利要求3所述的可除去水中多种重金属的污水处理剂的制备方法，其特征在于，步骤三中第二粉末加入金属盐溶液中并置于氮气或氩气保护环境下反应。
5.如权利要求3所述的可除去水中多种重金属的污水处理剂的制备方法，其特征在于，步骤三中金属盐溶液中铁离子、亚铁离子、铜离子、镍离子的摩尔比为1:0.2～0.3:0.5～1:0.4～0.8。
6.如权利要求3所述的可除去水中多种重金属的污水处理剂的制备方法，其特征在于，步骤五中搅拌速率为400～600r/min。
说明书
可除去水中多种重金属的污水处理剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种可除去水中多种重金属的污水处理剂及其制备方法。
背景技术
重金属废水是对一环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水之一，其水质水量与生产工艺有关。废水中的重金属一般不能分解破坏，只能转移其存在位置和转变其物化形态。目前重金属污染的治理方法以物理化学方法为主，但特别有效针对含重金属废水处理的污水处理剂尚不成熟，如何寻求一种高效成本低廉针对含重金属废水处理的污水处理剂，是一项值得研究的课题。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明的一个目的是提供一种可除去水中多种重金属的污水处理剂，通过对黏土变速升温处理再经过盐酸、碳酸钠处理后可使增加黏土的孔密度、且能形成发达的微孔，比表面积大，可除去多种金属。
为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种可除去水中多种重金属的污水处理剂，包括以下重量份组分：
海泡石粉5～10份、改性黏土25～35份、聚丙烯酰胺6～7份、膨润土15～20份、交联累托石20～25份、壳聚糖3～6份、贝壳5～10份、花生壳1～2份、板栗壳2～3份、核桃壳1～2份、澳洲坚果壳1～2份;
所述改性黏土的制备方法包括以下步骤：
S1、将黏土以10～15℃/min由室温升温至500～550℃，并保持2～3h;然后以5～8℃/min的升温至750～800℃，并保持10～15h，冷却至室温，洗涤至中性，干燥，过200目筛;
S2、将过200目筛后的黏土加入质量分数为5～10%的盐酸溶液中于温度为60～70℃下搅拌8～12h，过滤，洗涤，干燥;将干燥后的黏土加入质量分数为15～20%的碳酸钠溶液中于温度为30～35℃下搅拌3～4h，过滤，洗涤，干燥，然后以15～20℃/min的升温速率升温至500～550℃并保持3～4h，冷却至室温;
S3、将冷却后的黏土加入质量分数为60～70%的乙醇溶液中，搅拌，加热至80～90℃，然后加入十六烷基三甲基溴化铵、双烷基聚氧乙烯基三季铵盐，搅拌反应5～10h，过滤，洗涤，干燥即得改性黏土。
优选的是，所述的可除去水中多种重金属的污水处理剂，S3中黏土、十六烷基三甲基溴化铵、双烷基聚氧乙烯基三季铵盐的质量比为1:0.2～0.3:0.1～0.3;S3中搅拌反应过程中每隔2～3h置于功率为250～300W的微波炉中反应3～5min。
一种所述的可除去水中多种重金属的污水处理剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将重量份为5～10份的贝壳置于浓度为质量浓度为5～10%的碳酸钠溶液中浸泡5～10h，取出，洗净，干燥粉碎后得第一粉末;
步骤二、将重量份为1～2份的花生壳、2～3份的板栗壳、1～2份的核桃壳、1～2份的澳洲坚果壳、第一粉末、15～20份的膨润土混合粉碎后于温度为500～550℃下锻烧0.5～1h，然后以10～15℃/min升温至700～750℃并保持10～20min，再以6～8℃/min降温至400～450℃并保持20～30min，随后以12～15℃/min升温至1000～1100℃并保持2～3h，最后冷却至室温，得第二粉末;
步骤三、将第二粉末研磨粉碎，加入质量分数为5～10%的醋酸溶液中浸泡5～10min，过滤，洗净，干燥，将干燥后的第二粉末加入金属盐溶液中于温度为400～500℃下反应15～20h，冷却，过滤，干燥得第三粉末;所述金属盐溶液为包括硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸铜、硫酸镍的水溶液;
步骤四、将重量份为5～10份的海泡石粉、25～35份的改性黏土、20～25份的交联累托石、400～450份的水、第三粉末混合均匀配成悬浮液;将重量份为3～6份的壳聚糖溶于水中配制成质量浓度为3～5%的壳聚糖溶液，将壳聚糖溶液加入步骤四中的悬浮液中，于温度为60～70℃下搅拌3～4h，冷却，过滤，烘干得到第五粉末;
步骤五、将重量份为6～7份的聚丙烯酰胺、步骤四中得到的第五粉末加入重量份为350～400份的水中于温度为60～65℃下搅拌3～4h，冷却，过滤，干燥即得污水处理剂。
优选的是，所述的可除去水中多种重金属的污水处理剂的制备方法，步骤三中第二粉末加入金属盐溶液中并置于氮气或氩气保护环境下反应。
优选的是，所述的可除去水中多种重金属的污水处理剂的制备方法，步骤三中金属盐溶液中铁离子、亚铁离子、铜离子、镍离子的摩尔比为1:0.2～0.3:0.5～1:0.4～0.8。
优选的是，所述的可除去水中多种重金属的污水处理剂的制备方法，步骤五中搅拌速率为400～600r/min。
本发明至少包括以下有益效果：
1、本发明的可除去水中多种重金属的污水处理剂，通过对黏土变速升温处理再经过盐酸、碳酸钠处理后可使增加黏土的孔密度、且能形成发达的微孔，比表面积大，可吸附多种金属;然后通过十六烷基三甲基溴化铵、双烷基聚氧乙烯基三季铵盐进一步对黏土改性，由于十六烷基三甲基溴化铵、双烷基聚氧乙烯基三季铵盐有机季铵盐为有机阳离子，其可覆盖在黏土表面使黏土表面由亲水性变为亲油性，使其还可以吸附污水中的油类物质;污水处理剂中海泡石粉具有非金属矿物中最大的比表面积和独特的孔道结构，吸附能力强;交联累托石具有较大的比表面积、离子交换容量和微孔孔径吸附能力强;壳聚糖线形分子链上含有多个羟基和氨基，可与污水中金属离子螯合成稳定的内络盐，使之可去除水中多种有害金属离子，另一方面一方面氨基可与水中H+加质子化形成阳离子型聚电解质，通过静电吸引和吸附将水中的粗细粒子凝聚成大絮体而沉降下来，从而去除水中COD和SS。
2、本发明的可除去水中多种重金属的污水处理剂，将贝壳粉碎后与花生壳、板栗壳、核桃壳、澳洲坚果壳、膨润土混合分段变温锻烧，在锻烧过程中花生壳、板栗壳、核桃壳、澳洲坚果壳这些植物性壳可一部分部分裂解气化生成活性炭，另一部分裂解气化氧化燃尽留下孔洞或通道这样可以使膨润土、贝壳形成多孔，吸附过滤污水中有机、无机物的去除率高;再将锻烧后的混合物，溶于金属盐溶液中，可使混合物表面负载铁、铜、镍金属离子，这些金属离子具有催化活性，可催化某些有机物分解，催化与吸附协同作用显著提高了污水处理剂的去除效率。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。