[發(fā)明專(zhuān)利]一種硬硅鈣石及摻鈉硬硅鈣石的制備方法和應(yīng)用及其再生

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810791757.5
• 申請(qǐng)日: 2018-07-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109485055B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐文清;曾榮英;馮泳蘭;康卓
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 衡陽(yáng)師范學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): C01B33/24
• 分類(lèi)號(hào): C01B33/24;B01J20/10;B01J20/34;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 北京慕達(dá)星云知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

本發(fā)明公開(kāi)了一種采用廢棄蛋殼制備多孔吸附功能材料硬硅鈣石和摻鈉硬硅鈣石的方法，制得的材料具有較大比表面積和孔容，符合介孔材料標(biāo)準(zhǔn)，是一種表面凹凸明顯、孔狀發(fā)育的吸附材料；利用0.12g CSH₀和NCSH₂吸附100mL 120mg/L含Cd²⁺廢水，在pH＝6、T＝313K和t＝45min優(yōu)化條件下，去除率分別高達(dá)為81.68％和98.01％，平衡吸附容量高達(dá)81.68mg/g和98.01mg/g，兩者均具有較高的吸附性能，且摻鈉可以改善硬硅鈣石表面和孔狀結(jié)構(gòu)，有利于提高吸附性能；通過(guò)Langmuir方程描兩者的吸附行為，飽和吸附容量明顯優(yōu)于其他材料；使用后的硬硅鈣石和摻鈉硬硅鈣石可進(jìn)行再生，且多次使用再生后的硬硅鈣石仍具有優(yōu)良的吸附能力；本發(fā)明充分利用自然廢棄物資源，且制備工藝簡(jiǎn)便，制品具有較高的性能，具有很高的推廣價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化工材料技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說(shuō)是涉及一種硬硅鈣石及摻鈉硬硅鈣石的制備方法和應(yīng)用及其再生。

背景技術(shù)

含重金屬及其絡(luò)合物等有毒有害污染物的工業(yè)廢水大量排放，日積月累導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步惡化，部分地區(qū)地表及地下水體均受到不同程度污染，嚴(yán)重地危及當(dāng)?shù)厝罕娚硇慕】担瑸橛行祟?lèi)有毒有害物質(zhì)的污染問(wèn)題，每年消耗大量的處理藥劑及吸附材料，大部分用于處理這類(lèi)有毒有害廢水的材料如沸石、高嶺土、膨潤(rùn)土、粘土、蒙脫石、水滑石、硅藻土、海泡石等等幾乎來(lái)源于自然礦物。隨著重金屬污染治理力度加大，導(dǎo)致這些自然資源被大量開(kāi)采而趨于枯竭。

自然硬硅鈣石(化學(xué)分子式為Ca₆(Si₆O₁₇)(OH)₂)礦物主要分布于蛇紋巖或接觸變質(zhì)帶，呈針狀和纖維狀，由于良好絕熱性而被大量應(yīng)用于建筑輕質(zhì)和保溫等材料，為改良其功能特性，部分學(xué)者通過(guò)摻雜技術(shù)引入Mg²⁺、Co²⁺、Ni²⁺等替代硬硅鈣石的鈣離子，制備出內(nèi)部孔隙大，密度更小，重量更輕和保溫效果更優(yōu)良的材料。基于硬硅鈣石的表面粗糙和內(nèi)部孔狀結(jié)構(gòu)發(fā)育等特點(diǎn)，個(gè)別學(xué)者通過(guò)水熱法合成硬硅鈣石微球，嘗試用于去除含重金屬和有機(jī)物等有毒有害物質(zhì)的廢水，取得良好的效果，但是自然硬硅鈣石的儲(chǔ)量有限，隨著重金屬污染的加劇，尋找可以取代自然硬硅鈣石的材料是目前面臨的問(wèn)題。

基于上述硬硅鈣石對(duì)重金屬具有良好的吸附作用，開(kāi)發(fā)原材料來(lái)源豐富、加工簡(jiǎn)易、使用壽命長(zhǎng)、再生性好且無(wú)二次污染的人工合成硬硅鈣石材料是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種選擇廢棄蛋殼為原料，基于超聲波和摻雜技術(shù)合成硬硅鈣石用于處理含鎘離子廢水的技術(shù)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種硬硅鈣石的制備方法，包括以下步驟：

(1)收集廢棄雞蛋殼經(jīng)清洗、脫膜、烘干、粉碎，置于馬弗爐煅燒后冷卻至室溫，得到CaO粉末,密封備用；

(2)稱(chēng)取所述步驟(1)中的CaO置于燒杯，加入去離子水，攪拌反應(yīng)20～40min，再靜止陳化4～6h得到Ca(OH)₂；

(3)將所述步驟(2)中得到的Ca(OH)₂和SiO₂均勻混合置入錐形瓶，加入去離子水，密封，超聲50～70min得混合液；

(4)將所述步驟(3)中制得的混合液移入高壓釜中，置于馬弗爐內(nèi)反應(yīng)，之后靜止陳化，然后經(jīng)抽濾、酸洗、水洗、干燥，得到硬硅鈣石。

通過(guò)采用上述方案，采用廢棄物資源制得了一種具有良好性能的硬硅鈣石，制備工藝簡(jiǎn)便，符合可持續(xù)發(fā)展的理念。

優(yōu)選的，所述步驟(1)中在溫度800～900℃條件下煅燒3.5-5h，后在干燥器中冷卻。