[發明專利]一種多孔性吸附劑的制備方法

在審

• 申請號: 201710956602.8
• 申請日: 2017-10-16
• 公開（公告）號: CN107715832A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 鄭淑琴;張培青;何理均;袁超宏;任劭;張建策;余紅霞;徐書偉;潘登;曹幀健
• 申請（專利權）人: 湖南理工學院
• 主分類號: B01J20/12
• 分類號: B01J20/12;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/42;C02F101/20
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技術領域

本發明涉及一種重金屬離子吸附劑的制備方法，屬于重金屬污染水處理技術領域。

背景技術

重金屬污染是指由重金屬或其化合物造成的環境污染，主要由采礦、廢氣排放、污水灌溉和使用重金屬制品等人為因素所致。由于重金屬具有不易移動溶解的特性，進入生物體后不能被排出，會造成慢性中毒。當前隨著工業的迅速發展，我國每年工業廢水的排放總量已超過了 800 億噸，而其中電鍍廢水的排放量達到 60 億立方米，引起的重金屬污染日趨嚴重。因此，重金屬污染的治理日益受到人們的重視。

目前重金屬廢水的處理方法主要有離子交換法、化學法、吸附法、膜分離技術法、生物處理法、反滲析法等。離子交換法、膜分離法和電解法運行成本高、耗能大。吸附法主要是利用高比表面積或具有多孔結構的物質作為吸附材料去吸附重金屬離子。該方法的核心是吸附劑的選擇，常用的吸附劑有活性炭、礦物質、分子篩和微生物等。吸附法有較強的適應性，投資低。

專利 CN 102658097B 公開了一種高效除磷多孔性顆粒吸附劑的制備方法，是以白云石和蒙脫石為原料，加入水、可溶性淀粉和 Al₂(SO₄)₃ 充分攪拌均勻、造粒鑄型、干燥、焙燒制備而成。該吸附劑對水體中的磷有高度親合性，不會對水體及水生生物產生毒害，使用后便于從水體中移出。專利 CN1865165A 是利用膨潤土與陽離子表面活性劑制備吸附劑的方法；專利 CN104785202A 涉及利用改性凹凸棒土作為吸附劑處理電鍍廢水等廢水；專利 CN103962092B 利用改性火山石作為吸附劑吸附電鍍廢水。專利 102698707 A 公開了一種工業廢水吸附劑及其制備方法，該吸附劑由 80~95% 鋼渣細粉、2~15% 水和 2~6% 發泡劑（按重量百分比計）組合而成。

從多數吸附劑表面結構的設計上看，主要是依賴吸附物質的天然表面和顆粒間堆積的間隙孔道，吸附能力相對較弱，從工藝上存在工序復雜、穩定性低或強度差的不足。采用具有離子交換能力的吸附劑，便于再生，具有工藝流程簡單，效率高等特點。

發明內容

本發明所解決的技術問題是提供一種吸附劑及其制備方法，制備的吸附劑可作為低成本且處理效果穩定的重金屬廢水處理劑。

為實現上述目的，本發明的技術解決方案是：采用吸附法，其中吸附劑的制備包括以下工藝步驟：

1）將高嶺土，海泡石、凹凸棒土、硅藻土、膨潤土中的一種或幾種混合至均勻，在 400-700 ℃下焙燒 1-10 h，得焙燒組分；

2）將步驟 1）的焙燒組分加入到堿性溶液中，升溫至 65-90 ℃，恒溫 2-8 h，過濾留母液，用焙燒組分質量的1-3 倍水洗滌反應物，洗液與母液混合得濾液；

3）將步驟 2）得到的濾液加入鋁鹽溶液，調節體系 pH 值為 7.5-9.5，得到凝膠物質；

4）將步驟 2）得到的水洗反應物、步驟 3）得到的凝膠物質、添加劑加入到一起，混合均勻；

5）將步驟 4）得到的混合物干燥、磨細，得到多孔性吸附劑。

所述步驟 1）中，高嶺土的加入量為30-70 %，高嶺土、海泡石、凹凸棒土、硅藻土、膨潤土的粒度為160-200 目；

所述步驟 2）中，堿性溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀、硅酸鈉中的一種或幾種，加入量為焙燒組分質量的10-50 %；

所述步驟 3）中，鋁鹽溶液為硫酸鋁、氯化鋁；

所述步驟 4）中，添加劑為多孔氧化鋁、淀粉、田箐粉、蛭石中的一種或幾種，加入量為步驟 1）中焙燒組分的1-15 %；

所述步驟 5）中，多孔吸附劑的水分含量為 8-10 %，粒度為160-200 目。

本發明具有以下優點：

（1）吸附劑以高嶺土為主要天然粘土來源，多孔大表面的天然粘土作為輔助原料，通過混合焙燒過程，物質發生相轉變，與堿性溶液發生反應后，生成了含有 NaA 型沸石分子篩的多孔復合材料，這種多孔結構的復合材料具有強的吸附性能和離子交換能力，對廢水中的雜質去除率高，可作為吸附重金屬廢水的高活性成分，同時吸附劑便于再生，提高其使用壽命；

（2）反應后的母液及洗液的混合液與鋁鹽發生反應，可生成多孔硅鋁凝膠物質，進一步提升了吸附劑的吸附性能，同時將反應過程產生的液體全部轉化為有效的吸附物質，使得生產過程無廢液產生，是一種清潔化的生產工藝，具有較高的環保性；