[發明專利]利用鎂鋁堿式鹽對高嶺土改性制備重金屬離子吸附劑的方法

有效

• 申請號: 201110315150.8
• 申請日: 2011-10-17
• 公開（公告）號: CN102423700A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 施周;鄧林;陳世洋;羅璐
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: B01J20/30
• 分類號: B01J20/30;B01J20/16
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強

技術領域

本發明涉及一種吸附劑的制備方法，進一步是指利用鎂鋁堿式鹽([Mg_0.25Al_0.75(OH)₂]^0.75+(NO₃^-)_0.75·mH₂O)對高嶺土改性制備重金離子吸附劑的方法。

背景技術

隨著采礦、電鍍、化工、制革、冶煉等行業的發展，大量未經妥善處理工業廢水的排放導致水體重金屬污染加劇。由于重金屬不易采用物理、化學或生物方法使其分解破壞，而只能轉移其存在的位置或改變其物理和化學形態，且其具有富集性，因此，對生態環境及人體健康危害極大。對此，世界各國頒布的各類水質標準中對重金屬離子的含量均提出了嚴格的限制要求。研發經濟高效的重金屬去除方法迫在眉睫。

目前去除水中重金屬離子的方法一般有：混凝法、化學沉淀法、膜分離法、離子交換樹脂法、生物法、吸附法等。混凝法是利用投加混凝劑所形成的絮體吸附去除重金屬離子，該法需消耗較大量的混凝劑，成本較高，常規水質條件下重金屬離子的去除效果不理想；化學沉淀法是把重金屬離子轉化成難溶于水的硫化物或氫氧化物等鹽類后進行沉淀去除，具有流程簡單、處理成本低等優點，但渣量大、含水率高、脫水困難，且有二次污染的風險，而且由于該法所基于溶度積的原理，它無法處理重金屬離子濃度較低的廢水；膜分離法是利用膜的選擇性，以膜兩側存在的能量差作為推動力，允許某些組分透過而保留混合物中其他組分，從而達到分離目的的技術，它能有效的去除水中的重金屬離子，但處理成本很高；離子交換樹脂法是通過離子交換樹脂將溶于水中的重金屬離子交換到樹脂中，以此去除或回收重金屬離子，但離子交換樹脂價格昂貴，且再生需消耗大量藥劑；生物法是生物體借助物理、化學作用吸附重金屬離子，具有節能、處理效率高、易于分離回收重金屬等優點，但生物法需要進行生物的引種、培養以及營養物質補給，運行操作不便；而且當重金屬離子濃度較高時，會對生物產生毒副作用，引起生物反應效率降低甚至失效；吸附法是利用多孔性固態物質吸附去除水中污染物的一種傳統方法，具有原料來源多樣，使用操作簡便、可再生等優點，目前應用較廣，但適用于重金屬去除的高效、經濟的重金屬離子吸附劑尚不多見。

綜上所述，水中重金屬去除方法在凈化效率、使用方便及經濟效益等方面還存在諸多問題。開發高效、價格低廉的重金屬離子吸附劑及相關技術已成為環保領域的當務之急。

高嶺土為一種資源豐富、價格低廉的天然礦物材料，作為潛在的吸附劑已越來越引起人們的關注。高嶺土主要礦物成分是高嶺石和多水高嶺石，其主要化學成分是Al₂O₃、SiO₂，此外還含有少量的Fe₂O₃、TiO₂以及微量的K₂O、Na₂O、CaO和MgO等。高嶺土在水中能分散成顆粒帶負電的膠態懸浮液。由于高嶺土的典型孔結構是平行壁和狹縫狀的毛細孔，孔分布范圍廣，主要以大孔和微孔為主，但數量較少，孔體積和比表面積較低，離子交換能力較小，吸附能力很難達到直接用于重金屬污染處理的要求。但高嶺土顆粒較小，具有很大的殘缺表面，層間結合能力較弱，因此提供了應用物理、化學等處理方法改變其形態和結構，從而提高其重金屬吸附去除能力的可能性。

鎂鋁堿式鹽具有一定的重金屬吸附能力，但它是一種不溶于水的晶體物質，粒度大，分散性差，且不能懸浮分散在液相溶液中，影響其對重金屬的吸附性能。本發明將由Mg(NO₃)₂·6H₂O和Al(NO₃)₃·9H₂O形成的帶正電荷的鎂鋁堿式鹽小晶粒沉積分散在高嶺土顆粒上，以增大鎂鋁堿式鹽在液相中的分散度，使高嶺土對重金屬的吸附能力得到極大的改善和提高。

發明內容

本發明的目的是提供一種重金屬離子吸附劑的制備方法，該方法利用鎂鋁堿式鹽([Mg_0.25Al_0.75(OH)₂]^0.75+(NO₃^-)_0.75·mH₂O)對高嶺土改性制備重金離子吸附劑。本發明的改性高嶺土重金屬離子吸附劑對水中重金屬離子的去除具有高效低能耗、經濟環保、便于工業化生產等優點。