利用硫酸铝对天然高岭土进行改性制备铅离子吸附剂的方法

文档序号:4976879阅读:269来源:国知局
专利名称:利用硫酸铝对天然高岭土进行改性制备铅离子吸附剂的方法
技术领域
本发明涉及一种吸附剂的制备方法,具体说涉及一种利用硫酸铝 (A12(S04)3.18H20)对天然高岭土进行改性制备铅离子吸附剂的方法。
背景技术
铅是环境中重要的有毒污染物,当今世界各国都对环境铅污染所致的人体 健康危害,尤其是儿童健康的危害予以高度重视,铅污染不仅影响人体健康, 而且影响儿童智能发育。据报道,由于水体、土壤、空气中铅被生物吸收而向 生物体转移,造成全世界各种植物性食物中含铅量均值范围为O.广l mg'kg—', 必须采取措施,防治其危害。传统重金属离子废水处理方法有化学法和生物法 等,都存在着各种各样的弊端,例如成本高,周期长,再生难。因此,开发高 效廉价且再生容易的铅离子吸附剂和相关技术已经成为环保领域迫切的任务之 一,高岭土作为一种资源丰富的天然矿物材料在环保中受到的关注越来越大。
由于天然高岭土层间距较小,阳离子交换容量低,吸附能力很难达到直接 应用于水污染处理的要求,在实际规模化应用上受到了限制。但是其颗粒细微, 具有较大的残缺表面,层间结合力较弱,并且存在着层内结构不饱和填充扭曲, 这些特点提供了应用物理和化学处理方法改变其结构和性质的可能性。因此, 有效地对高岭土进行加工处理,改变高岭土的表面性质或内部层次结构,以制 备出适宜于各种应用目的的高岭土原料,就成为近年来比较热门的课题之一。

发明内容
本发明的目的是利用硫酸铝(A12(S04)3.18H20)对天然高岭土进行改性,制备 成对水溶液中吸附铅离子的专用吸附剂的方法。
为实现本发明的目的采用的技术方案是称取天然高岭土,经初步研磨成粉
末状后,按照天然高岭土 硫酸铝为10 : 1. 8 3. 2的重量比例,加入的硫酸铝,充分混合后,再加入蒸馏水并搅拌均匀使其成糊状混合物;将该糊状混合物静 置20 30 min后,置于恒温烘箱中逐渐升温至85 110 。C ,保温1 h;而后移 入马弗炉中,逐渐升温至245°C 285 t:进行焙烧改性,焙烧时间为0. 5 1. 8 h; 待自然冷却后进行研磨300目过筛,即制备出能够吸附铅离子的专用吸附剂。 为考察本发明所述的能够吸附铅离子的专用吸附剂对实际废水中重金属离
子铅的吸附效果,本研究从福州市洋里电镀厂取来实际重金属废水样进行处理。 洋里电镀厂主要经营金属表面处理及热处理加工,所产生的废水中含有一定量 的各种重金属离子,如Pb、 Cr、 Cu、 Zn等,未经处理前,呈浅黄色,溶液pH 为2.7。经测定,所取废水样中含有Pb^浓度约为9.6mg丄"左右。为了考察天
然及改性高岭土对高中低不同浓度pW+的吸附性能,采用加标准硝酸铅的办法,
使实际废水中Pb2+浓度分别为9.6 mg丄"、48 mg丄"和155 mg丄"高中低浓度 的含铅废水,且各备两份,体积都为20mL,分别置于50mL塑料离心管中,对 应高中低浓度中各加入1 g、 1 g、 0.5 g改性高岭土,混匀后置于150 rpm摇床中, 振荡吸附1小时后取出,离心稀释测定。同时在相同条件下做天然高岭土吸附 的对比实验,结果见下表
Tab 3-10 Adsorption of Pb2+ from actual waste water by natural and modified kaolin
吸附剂投加量(g)_^_^_1
初始浓度(mg丄—1) 9.6 48 155
天然高岭土 1.52 20.2 68.6
吸附后浓度(mg,L—1)
改性高岭土 0.73__^__3.7
由表中数据可以看出,经天然及改性高岭土处理后,废水中Pb"农度均有所 降低。当Pb2+浓度为实际溶液中所含浓度9.6mg.L—'时,经处理后分别降低到了 1.52和0.73 mg.L—1,去除率为84%和92%,经改性高岭土处理后己可以直接排 放。当废水中Pb2+加标浓度为48 mg.L—',经l g天然及改性高岭土处理后,Pb2+ 浓度分别降低到20.2和8.5mg.L-',去除率分别为58%和82%。虽都未达到排放 标准,但改性高岭土吸附效果明显好于天然高岭土。当实际废水中Pb"加标浓度高达155mg,L—!时,改性高岭土对其吸附量不降反增,去除率达到98%,而此时 天然高岭土的去除率仅为58%。较天然高岭土而言,改性高岭土吸附量明显较大, 吸附能力明显要强,且对高浓度Pb2+废水有着卓越的特征吸附性能。实际废水中同时含有Zn、 Cd等离子,浓度分别为172 mg,L—^n68 mg,L—、 实验证明,废水经天然高岭土处理后,剩余浓度分别为168 mg*L—'和64 mg*L—\ 变化不大,而经改性高岭土处理后,两种离子的浓度均有所降低,分别降至157 mg.L—'和52 mg.L—'。可见,改性高岭土对Zn、 Cd等重金属离子也有一定的吸附效果。本发明所述的改性高岭土制备方法简单,制备成本低,适合工业化生产。 经本方法改性的改性高岭土对Pb2+的吸附量明显增大,是天然高岭土的4 - 5倍, 能在较宽pH范围内使用。


图1显示了利用环境扫描电镜测定的未经改性的天然高岭土微观形貌。 图2显示了利用环境扫描电镜测定的本发明所述的利用硫酸铝改性的改性 高岭土微观形貌。图1、图2所用仪器为荷兰Philips-FEI XL30 ESEM-TMP测定仪。 由图1可见,天然高岭土片状结构明显,堆叠紧密,层间距较小,因此其 比表面积也较低。而图2显示经硫酸盐改性后的高岭土虽然仍以片状结构为主, 但表面明显蓬松,碎片和针状结构增多,孔隙增多,比表面积增大(BET表面积 测定结果为9. 53m2.g—'),故其对重金属离子的吸附量较天然高岭土也明显增大。
具体实施方式
实施例1称取天然高岭土100克,经初步研磨成粉末状后,置于500ml的瓷碗中,加 入18克的硫酸铝(A12(S04)3.18H20),混合均匀后,逐步加入蒸馏水,边加边 搅拌,使其成糊状混合物;将该糊状混合物静置30 min后,移入恒温烘箱中逐 渐升温至80 °C,保温lh;而后再移入马弗炉中,逐渐升温至285 r焙烧改性,焙烧时间为lh;待自然冷却后进行研磨300目过筛,即制备出能够吸附铅离子 的专用吸附剂。称取天然高岭土100克,经初步研磨成粉末状后,置于500ml的瓷碗中,加 入22克的硫酸铝(A12(S04)3.18H20),混合均匀后,逐步加入蒸馏水,边加边 搅拌,使其成糊状混合物;将该糊状混合物静置20 min后,移入恒温烘箱中逐 渐升温至IIO °C,保温l h;而后再移入马弗炉中,逐渐升温至245 。C焙烧改 性,焙烧时间为1.8h;待自然冷却后进行研磨300目过筛,即制备出能够吸附 铅离子的专用吸附剂。实施例3称取天然高岭土100克,经初步研磨成粉末状后,置于500ml的瓷碗中,加 入28克的硫酸铝(A12(S04)3.18H20),混合均匀后,逐步加入蒸馏水,边加边 搅拌,使其成糊状混合物;将该糊状混合物静置25 min后,移入恒温烘箱中逐 渐升温至98 °C,保温lh;而后再移入马弗炉中,逐渐升温至260 。C焙烧改性, 焙烧时间为0.8h;待自然冷却后进行研磨300目过筛,即制备出能够吸附铅离 子的专用吸附剂。实施例4称取天然高岭土100克,经初步研磨成粉末状后,置于500ml的瓷碗中,加 入18克的硫酸铝(A12(S04)3.18H20),混合均匀后,逐步加入蒸馏水,边加边 搅拌,使其成糊状混合物;将该糊状混合物静置30 min后,移入恒温烘箱中逐 渐升温至IOO 'C,保温l h;而后再移入马弗炉中,逐渐升温至270 'C焙烧改 性,焙烧时间为1.8h;待自然冷却后进行研磨300目过筛,即制备出能够吸附 铅离子的专用吸附剂。
权利要求
1、一种利用硫酸铝对天然高岭土进行改性制备铅离子吸附剂的方法,其特征是称取天然高岭土,经初步研磨成粉末状后,加入的硫酸铝,充分混合后,再加入蒸馏水并搅拌均匀使其成糊状混合物;静置后,先置于恒温烘箱中保温1h;而后移入马弗炉中进行焙烧改性,焙烧时间为0.5~1.8h;待自然冷却后进行研磨300目过筛。
2、 根据权利要求1所述的利用硫酸铝对天然高岭土进行改性制备铅离子吸 附剂的方法,其特征是所述的加入的硫酸铝加入量是按照天然高岭土硫酸铝 为10 : 1. 8 3. 2的重量比例加入的。
3、 根据权利要求1所述的利用硫酸铝对天然高岭土进行改性制备铅离子吸 附剂的方法,其特征是所述的将该糊状混合物静置时间为20 30 niin。
4、 根据权利要求1所述的利用硫酸铝对天然高岭土进行改性制备铅离子吸 附剂的方法,其特征是所述的温烘箱中保温时的温度为85 110 'C。
5、 根据权利要求1所述的利用硫酸铝对天然高岭土进行改性制备铅离子吸 附剂的方法,其特征是所述的马弗炉中进行焙烧改性的温度为245°C 285 。C。
全文摘要
本发明涉及一种利用硫酸铝对天然高岭土进行改性制备铅离子吸附剂的方法。其技术方案是称取天然高岭土,经初步研磨成粉末状后,按照天然高岭土∶硫酸铝为10∶1.8~3.2的重量比例,加入的硫酸铝,充分混合后,再加入蒸馏水并搅拌均匀使其成糊状混合物;将该糊状混合物静置20~30min后,置于恒温烘箱中逐渐升温至85~110℃,保温1h;而后移入马弗炉中,逐渐升温至245℃~285℃进行焙烧改性,焙烧时间为0.5~1.8h;待自然冷却后进行研磨300目过筛,即制备出能够吸附铅离子的专用吸附剂。本发明所述的改性高岭土制备方法简单,制备成本低,适合工业化生产。经本方法改性的改性高岭土对Pb2+的吸附量明显增大,是天然高岭土的4-5倍,能在较宽pH范围内使用。
文档编号B01J20/30GK101543767SQ20091011166
公开日2009年9月30日 申请日期2009年5月6日 优先权日2009年5月6日
发明者王清萍, 蒋明琴, 陈祖亮 申请人:福建师范大学
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