[發明專利]一種去除天然水體中鎂離子的復合吸附材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201210341694.6
• 申請日: 2012-09-04
• 公開（公告）號: CN102872801A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 涂保華;雷春生;梅宇韜
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/42;C02F1/62
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技術領域

本發明涉及一種去除天然水體中鎂離子的復合吸附材料及其制備方法，具體涉及含鎂離子水體的深度處理，屬于環境保護中廢水處理領域。

背景技術

某些水中含有鎂離子和碳酸氫根離子等，鎂離子與碳酸氫根離子結合生成碳酸氫鎂，碳酸氫鎂不穩定最終轉化為氫氧化鎂，極為穩定，且不溶于水，是白色沉淀，我們稱這種水為硬水。硬水的飲用會對人體健康與日常生活造成一定的影響，用硬水烹調魚肉、蔬菜，會因不易煮熟而破壞或降低食物的營養價值；用硬水泡茶會改變茶的色香味而降低其飲用價值；用硬水做豆腐不僅會使產量降低、而且影響豆腐的營養成分；沒有經常飲硬水的人偶爾飲硬水，會造成腸胃功能紊乩，即所謂的“水土不服”。所以對于水中的鎂離子含量需要進行適當的控制。

?目前，對含有鎂離子的水進行凈化的方法一般有化學沉淀法、滲析、微濾、超濾、離子交換樹脂等。但是各自都有不足，如采用化學沉淀法石灰-純堿法或燒堿-純堿法除鎂，所得到的水仍然含有處于飽和或過飽和狀態的少量雜質離子，處理不徹底。如電滲析、微濾、超濾、離子交換樹脂等方法，技術方面比較成熟，但是耗費的成本高，不適合用在廢水回注水的下程實踐中。吸附法因是一種廣泛用于從水溶液中去除鎂離子的方法，其中吸附劑與鎂離子之間通過靜電相互作用或者吸附劑與鎂離子螯合而達到去除水中鎂離子的目的。傳統的吸附劑有硅膠，離子交換樹脂。硅膠具有比表面積大、多孔的特點，但是吸附效率不高。離子交換樹脂具有比表面積大、多孔性吸附性能高的優點，但是制備成本高，工藝復雜。因此，需要開發一種成本低，來源廣泛的吸附材料。

動物骨頭是一種我們常見的骨頭材料，其中富含了大量的營養物質，利用這個特性，可以將動物骨頭制成骨炭。骨炭為難溶于水的白色塊狀，粒度大于5mm，富含磷鈣等元素的物質，對水中離子具有吸附作用。

木屑，是木材加工過程中的廢料，由于其來源于木材，因此結構中含有纖維素、聚合體和羥氰氧基等物質成分，具有很好的吸附性能，經過加工之后可以和其他物質一起做成吸附材料。

發明內容

本發明追對鎂離子處理效率不高的問題，提供一種骨頭/木炭復合吸附材料及其制備方法，該材料可以高效的去除水中的鎂離子。

本發明的另一個目的是解決了現有飲用水中鎂離子去除材料成本高的問題。

為達到上述目的，本發明所采取的技術方案是：

所述骨粉和木屑的制備方法為：

(1)將動物骨頭放在水中反復煮沸，粉碎；

(2)將制得的骨粉用質量分數為20～25％的NaOH煮沸，用大量水洗去骨粉表面的堿液；

(3)將骨粉干燥，過目篩得到不同粒徑的骨粉，取粒徑為18～40目的骨粉，置于烘箱中于105℃干燥2～4h，備用；

(4)將木屑置于烘箱中于105℃干燥1～3h，然后用小型粉碎機粉，用40～60目篩分，備用。

碳化改性骨粉的制備方法：

(1)取處理后的木屑、骨粉、水按質量比3∶2∶2混合；

(2)然后在成型擠條機混合均勻，并擠條成型；

(3)然后在造粒機中造粒成圓形的顆粒狀，陰干20～24h，置于烘箱中于105℃干燥1～2h；

(4)然后將干燥樣以升溫速率5～15℃/min，在活化溫度500～700℃下進行活化燒結，達到最高活化溫度后，保持2～4h后自然冷卻，于105℃下烘干，即得本發明吸附材料。

所述的多少目為每平方英寸篩網上的空眼數目。

所述的活化燒結是指采用物理或化學的手段使燒結溫度降低、燒結時間縮短、燒結性能提高的一種方法，如周期性改變燒結溫度、施加機械振動、超聲波和外應力等促進燒結過程。

本發明的原理是：將骨頭和木屑處理篩分后與水混合活化制得的碳化吸附材料，一方面骨炭可以通過離子交換及直接吸附作用對水中的鎂離子有較好的去除效果，另一方面木屑經炭化、活化后，由于其內部具有發達的孔隙結構，從而實現了對鎂離子的吸附，這種既有物理吸附又有化學吸附而產生的協同效應大大提高了水處理的效率。

本發明的應用方法是：將本發明的吸附材料15g，投入到500ml含有鎂離子60～75mg/L的污水中，調節pH在6～7左右，攪拌之后靜置2～3小時，然后過濾取出本發明的吸附材料即可。