[發明專利]一種同時去除選礦廢水中重金屬和酚類有機物的吸附劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201210013586.6
• 申請日: 2012-01-17
• 公開（公告）號: CN102580682A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 葛飛;黃珂;朱潤良;莫曉余;劉漢陽
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/58;C02F1/62
• 代理公司: 北京卓恒知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 唐曙暉

技術領域

本發明屬于粘土礦物加工利用領域，具體涉及了一種同時去除選礦廢水中重金屬和酚類有機物的吸附劑及其制備方法。

背景技術

進入21世紀以來我國有色金屬工業得到進一步發展，產業規模已躍升到世界第一。在有色金屬冶煉生產過程中，金屬選礦-冶煉等廢水除含有大量重金屬化合物外，由于在生產過程中使用大量的黃藥和黑藥，礦石浮選時采用各種有機和無機浮選藥劑，浮選藥劑經過轉化后易形成酚類等有機物，因此排放廢水中往往同時含有重金屬和酚類有機物等污染物質。復合廢水在構成水環境重金屬污染的同時必將構成有毒有害有機物污染，嚴重威脅飲用水安全，危害人體健康。因此，在開展重金屬污染防治的同時治理有機物污染(如同時含有重金屬和有機物的選礦廢水)，研發能夠同時去除重金屬和有機污染物的高效、經濟的處理方法與技術，具有十分重要的意義。

對于重金屬-有機物復合污染廢水的處理，傳統方法有吸附法、強化混凝法、光化學催化法、生物法及膜法等，其中吸附法是一種高效經濟的處理技術。吸附劑的種類很多，常用吸附劑為活性炭和腐殖酸類。活性炭吸附能力強，制備容易，但價格較高，再生困難，一般不能重復使用。腐殖酸類吸附劑存在吸附(交換)容量不高，適用的pH值范圍較窄，機械強度低等問題。膨潤土作為一種天然、高效且價格低廉的吸附劑得到廣泛關注，同時其結構和功能可調，經過無機或有機改性的粘土礦物，對重金屬和有機物的吸附性能良好，有廣闊的應用前景。

對膨潤土(Bentonite)進行改性能提高其吸附性能和效率。目前常用的兩類改性方法各有其長、又各有不足：用季銨鹽陽離子表面活性劑改性后的有機膨潤土吸附有機污染物的性能較好，但難以去除無機類污染物；用金屬聚陽離子改性后的無機柱撐膨潤土，能有效吸附重金屬等無機污染物，但對有機類污染物的吸附效果不很理想。

孫洪良等人，“表面活性劑改性的螯合劑有機膨潤土對水中有機污染物和重金屬的協同吸附研究”，《高等學校化學學報》，第28卷，2007年8期，1475-1479頁公開了用季銨鹽陽離子表面活性劑和有機螯合劑復合改性的膨潤土。孫洪良，“有機膨潤土吸附水中重金屬和有機污染物的性能及機理研究”，《化學研究與應用》，第19卷第7期，2007年7月，745-751頁公開了季銨鹽和螯合劑改性的膨潤土。但是季銨鹽表面活性劑和螯合劑改性的膨潤土的穩定性、長效性和耐稍高溫度的能力仍然不足。

發明內容

針對同時含有重金屬和有機物的復合廢水(如選礦廢水)，本發明用季鏻鹽表面活性劑和螯合劑改性制得新型螯合柱撐有機膨潤土。表面活性劑先被交換到膨潤土層間，螯合劑通過表面活性劑的疏水鍵合作用也進入層間，增大了層間距并使層間具有疏水性，加強了對酚類有機物的吸附，同時螯合劑與重金屬形成配合物，可以實現同時去除選礦廢水中重金屬和酚類有機污染物。

本發明的一個目的是提供一種同時去除廢水中重金屬和酚類有機物的吸附劑，該吸附劑是用陽離子表面活性劑和螯合劑對膨潤土進行改性而獲得的，其中陽離子表面活性劑是季鏻鹽陽離子表面活性劑或由99.9-50wt％(優選95-60wt％，更優選92-70wt％)的季鏻鹽陽離子表面活性劑和0.1-50wt％(優選5-40wt％，更優選8-30wt％)的季銨鹽陽離子表面活性劑組成。

膨潤土是以蒙脫石為主要礦物成分的非金屬礦物，因此，膨潤土與蒙脫石有時互換使用。蒙脫石結構是由兩個硅氧四面體夾一層鋁氧八面體組成的2∶1型晶體結構，由于蒙脫石晶胞形成的層狀結構存在某些陽離子，如Cu、Mg、Na、K等，且這些陽離子與蒙脫石晶胞的作用很不牢固，易被其它陽離子交換，故具有較好的離子交換性。

類似地表述，所述膨潤土的結構單位晶胞由兩層硅氧四面體加一層鋁氧八面體構成，具有很強的陽離子交換能力。

優選，季鏻鹽陽離子表面活性劑具有通式P⁺R1R2R3R4X^-，其中R1、R2、R3和R4彼此相同或不同，并且各自獨立地是C1-C20烷基，C3-C10環烷基，C6-C10芳族基，X^-是陰離子，例如Cl^-或Br^-。優選的是，R1、R2、R3和R4中的一個是長鏈烷基例如C14-C18烷基如C14烷基(十四烷基)、C15烷基(十五烷基)、C16烷基(十六烷基)、C17烷基(十七烷基)或C18烷基(十八烷基)，其它三個各自獨立地是C1-C4烷基(例如C2-C3烷基)，C3-C6環烷基(例如C4-C5環烷基)，C6-C7芳族基(即苯基或芐基)。