[發明專利]一種負載鐵水泥基復合顆粒吸附材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202111163480.X
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113797888A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 符煥煥;王旭;胡珊
• 申請（專利權）人: 海南大學
• 主分類號: B01J20/16
• 分類號: B01J20/16;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/10;C02F101/20
• 代理公司: 海南漢普知識產權代理有限公司 46003
• 代理人: 麥海玲

本發明提供一種負載鐵水泥基復合顆粒吸附材料及其制備方法，包括以下步驟：(1)將硫鋁酸鹽水泥、沸石粉和硅藻土混合均勻，得到固體粉末；(2)在上述固體粉末中加入硫酸鐵溶液或硫酸亞鐵溶液，加入過程保持攪拌；(3)反應10?20分鐘后，當漿液呈塊狀固體時，將塊狀固體打碎并研磨，繼續放入烘箱中加熱至形成顆粒；(4)將所得顆粒于烘箱干燥，過篩，即得到負載鐵水泥基復合顆粒吸附材料。該吸附材料較好吸附水中重金屬與磷酸鹽，材料制備工藝簡單，價格低廉，可廣泛應用于污水處理體系。

技術領域

本發明涉及污水處理技術領域，特別涉及一種負載鐵水泥基復合顆粒吸附材料及其制備方法。

背景技術

近30年來，工農業的發展使得中國水體污染越來越嚴重。目前常用于去除水中重金屬與磷酸鹽的方法有吸附法、化學沉淀法、生物法、離子交換等。其中吸附法以耗能低、可循環、工藝簡單、運行可靠等優點被廣泛應用。

現階段常用去除水中重金屬以及磷酸鹽吸附劑有活性炭，生物質類材料和負載重金屬吸附劑等。其中活性炭的吸附能力有局限；生物質類材料對磷的吸附性不高，平均吸附量3mg/g；負載重金屬吸附劑，以負載鑭系的吸附劑為主的除磷效率高，可達66.23mg/g，但其成本高，難推廣應用。因此制備出成本低，吸附性能好，且能廣泛應用的負載金屬吸附劑具有重要意義。近年來已有結合水泥基材料制備吸附劑的報道，如專利CN105536702A公開了吸附重金屬的石墨烯水泥基材料及其制備方法，該專利的特征在于將功能化石墨烯同水泥、沙子和水混合攪拌得到胚體，胚體裝模成型，養護最終得到石墨烯水泥基材料成品；專利CN102249630A公開了一種可吸附重金屬離子的水泥基材料，該專利的特征在于鐵鋁酸鹽水泥，粉煤灰，沸石，粗骨料和細骨料按不同比例加水攪拌均勻，普通混凝土或二次布料工藝成型，蒸汽養護最終得到該水泥基材料；公開號為CN102766465A公開了一種治理重金屬離子污染土壤的礦化穩定劑及使用方法，該專利的特征在于將硫基化合物、鈣基化合物、磷基化合物和硅基化合物過200目篩按不同比例混合均勻，即得離子礦化穩定劑。

這些吸附劑缺存在某些缺陷，依次表現為：(1)合成吸附劑所用的周期長、成本高。石墨烯水泥基在養護成型中需要將近一個月，耗時長。(2)塊狀吸附劑所需平衡時間長，附容量有待提升。該水泥基材料對重金屬吸附作用效果顯著，但是只限制于低含量重金屬離子。(3)粉末吸附劑分離困難，易造成二次污染。粉末狀的穩定劑在土壤中較難分離出來，存在解吸的問題，容易對該環境造成二次污染。針對上述缺陷，本發明提供了一種用于去除水中重金屬與磷酸鹽的負載鐵水泥基復合顆粒吸附材料。將42.5級硫鋁酸鹽水泥、沸石粉以及硅藻土混合，使用硫酸鐵或硫酸亞鐵溶液增加吸附位點，耗時短，易固液分離，能有效地去除水中重金屬與磷酸鹽。

發明內容

鑒于此，本發明提出一種負載鐵水泥基復合顆粒吸附材料及其制備方法，得到制備工藝簡單、價格低廉、實用性強、可回收利用的負載鐵水泥基復合顆粒吸附材料，該材料可用于去除富營養化水體中磷以及其他重金屬元素。

本發明的技術方案是這樣實現的：一種負載鐵水泥基復合顆粒吸附材料的制備方法，

包括以下步驟：

(1)將硫鋁酸鹽水泥、沸石粉和硅藻土混合均勻，得到固體粉末；

(2)在上述固體粉末中加入硫酸鐵溶液或硫酸亞鐵溶液，加入過程保持攪拌；

(3)反應10-20分鐘后，當漿液呈塊狀固體時，將塊狀固體打碎并研磨，放入烘箱中加熱至形成顆粒；

(4)將所得顆粒于烘箱干燥，過篩，即得到負載鐵水泥基復合顆粒吸附材料。

進一步的，步驟(2)中，所述硫鋁酸鹽水泥與硫酸鐵溶液中的硫酸鐵或硫酸亞鐵溶液中的硫酸亞鐵的質量摩爾比kg/mol為2：2-5，優選2：2.5。