本发明涉及吸附剂制备技术领域，具体涉及一种重金属离子吸附材料的制备方法。
背景技术：
水资源是生命之源，是社会发展的基础，也是经济发展的必备资源。21世纪人类面临的诸多挑战，水资源危机问题就是其中之一，而水污染使该危机范围更加扩大。水污染主要来源主要有七大类，其中重金属对环境的污染以及对环境和人类的影响，极为突出。
重金属工业废水是一种成分非常复杂的工业废水，主要来自矿山、冶炼、电解、电镀、农药、医药、油漆、颜料等企业排出的废水。废水中主要含多种重金属、油脂、酸碱、有机物等。这类废水往往污染物浓度高、毒性大、难于生物降解，不但污染水环境，也严重威胁人类和水生生物的生存。我国水体重金属污染问题十分突出，江河湖库底质的污染率高达80.1％，近岸海域海水采样品中铅、铜、汞、铬、镉、锌的含量超标。近年来，由铜、镍、铬等重金属废水引发的中毒事件屡有发生。重金属污染已成为关系到人类健康和生命的重大环境问题。
吸附法作为最常用的处理重金属污染的方法，吸附法是利用吸附剂处理重金属废水的方法。常用制备吸附剂的材料有很多种类，大致可分成两类：无机矿物材料和生物质材料。无机矿物材料有粘土（如膨润土和凹凸棒石）、沸石、粉煤灰、磷灰石、海泡石、陶粒等，生物质材料包括植物类、动物类和微生物类三类，如活性炭、壳聚糖等。但是无机矿物材料作为吸附剂大多是利用其物理吸附性能，导致吸附的重金属离子不牢固，容易产生解吸，吸附稳定性差的问题。
因此，提供一种吸附稳定性好、吸附效率高的新型重金属离子吸附材料对吸附剂制备技术领域具有积极的意义。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题，针对目前常见的无机矿物材料作为吸附剂大多是利用其物理吸附性能，导致吸附的重金属离子不牢固，容易产生解吸，吸附稳定性差、吸附效率低的问题，提供了一种重金属离子吸附材料的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种重金属离子吸附材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）将猪粪、枯树叶和河底淤泥以及水混合后装入发酵罐中，密封罐口后，静置发酵，发酵结束后过滤分离得到发酵滤液；
（2）将质量分数为30%的硝酸镁溶液和质量分数为25%的硝酸铝溶液混合10～15min得到混合溶液，将混合溶液和氢氧化钠以及碳酸钾混合后得到预反应液；
（3）将预反应液装入高压水热釜中，再向高压水热釜中加入硫氰化钾和发酵滤液，密闭高压水热釜，在1.2～1.4MPa下加热升温至150～160℃，水热反应30～34h，待水热反应结束后过滤分离得到滤渣，烘干后即得功能性吸附料，备用；
（4）称取鱼鳔粉碎20～30min，得到鱼鳔粉碎物，将鱼鳔粉碎物和水混合，加热至沸腾并持续熬煮2～3h，得到熬煮液，将熬煮液和魔芋淀粉混合并装入球磨罐中，研磨混合30～40min；
（5）待上述研磨混合结束后，得到混合物，将混合物装入旋转蒸发仪，旋蒸浓缩，得到浓缩液，将浓缩液和备用的功能性吸附料混合后得到坯料；
（6）将上述坯料放入造粒机中挤压造粒，控制颗粒粒径为5～6mm，再将得到的颗粒放入烘箱，于105～100℃下干燥2～3h，并将干燥后的颗粒放入马弗炉中，先以8℃/min的速率程序升温至500℃保温烧结20～30min，再以5℃/min的速率升温至1000～1200℃继续保温烧结2～3h后，自然冷却至室温，出料，即得重金属离子吸附材料。
步骤（1）中所述的猪粪、枯树叶和河底淤泥以及水的质量比为2:1:5:5，静置发酵温度为25～30℃，静置发酵的时间为15～20天。
步骤（2）中所述的质量分数为30%的硝酸镁溶液和质量分数为25%的硝酸铝溶液的质量比为5:4，混合溶液和氢氧化钠以及碳酸钾的质量比为17:1:1。
步骤（3）中所述的硫氰化钾的加入量为预反应液质量的1%，发酵滤液的加入量为预反应液质量的10%。
步骤（4）中所述的鱼鳔粉碎物和水的质量比为1:10，熬煮液和魔芋淀粉的质量比为3:1。
步骤（5）中所述的旋蒸浓缩的温度为70～80℃，旋蒸浓缩的时间为15～20min，浓缩液和功能性吸附料的质量比为1:2。
本发明的有益效果是：
本发明首先用猪粪、枯树叶和河底淤泥混合，在猪粪和河底淤泥中的微生物作用下发酵，过滤得到富含有机质的发酵滤渣，接着通过水热法制备得到纳米级水滑石，并在水热反应的同时加入硫氰化钾和富含有机质的发酵滤渣，在硫氰化钾和发酵滤渣的作用下，使得水滑石中的金属离子离开原有的晶格位置进入发酵滤渣有机相中，从而水滑石在水滑石的晶格上产生空穴，提高水滑石的吸附活性，得到功能性吸附料，接着将鱼鳔用水熬煮得到富含鱼鳔胶原蛋白的熬煮液，再将熬煮液和魔芋淀粉共混，旋蒸浓缩得到浓缩液，将浓缩液和功能性吸附料混合后挤压造粒，再经高温烧结得到吸附材料，本发明选用鱼鳔熬煮液和魔芋淀粉作为功能性胶黏剂，由于鱼鳔熬煮液中富含胶原蛋白，魔芋淀粉容易糊化，两者作为胶黏剂将功能性吸附料粘结后，在高温煅烧的过程中，胶原蛋白和淀粉都会发生降解，其中胶原蛋白降解为氨基酸，淀粉降解为葡萄糖，氨基酸继续分解后会在功能性吸附料表面形成亲水性的氨基和羧基，葡萄糖分解后产生羟基和醛基，亲水性的氨基和醛基可以吸附重金属离子周围的大部分水分子，使重金属离子在废水中更彻底的暴露，此时羧基的螯合性和羟基的吸附性以及高活性水滑石的吸附性能发生作用，将暴露出的重金属离子吸附并螯合锁住，从而完成对重金属离子的吸附，由于本发明的吸附剂即利用了水滑石的物理吸附活性，又包括了螯合性的化学吸附，因此对金属离子吸附的更加牢固，吸附材料的吸附稳定性得到提高，吸附效率也得到显著改善，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
按质量比为2:1:5:5将猪粪、枯树叶和河底淤泥以及水混合后装入发酵罐中，密封罐口后，在温度为25～30℃的条件下静置发酵15～20天，发酵结束后过滤分离得到发酵滤液；按质量比为5:4将质量分数为30%的硝酸镁溶液和质量分数为25%的硝酸铝溶液混合10～15min得到混合溶液，将混合溶液和氢氧化钠以及碳酸钾按质量比为17:1:1混合后得到预反应液；将预反应液装入高压水热釜中，再向高压水热釜中加入预反应液质量1%的硫氰化钾和预反应液质量10%的发酵滤液，密闭高压水热釜，在1.2～1.4MPa下加热升温至150～160℃，水热反应30～34h，待水热反应结束后过滤分离得到滤渣，烘干后即得功能性吸附料，备用；称取鱼鳔放入组织粉碎机中粉碎20～30min，得到鱼鳔粉碎物，将鱼鳔粉碎物和水按质量比为1:10混合，加热至沸腾并持续熬煮2～3h，得到熬煮液，将熬煮液和魔芋淀粉按质量比为3:1混合并装入球磨罐中，研磨混合30～40min；待研磨混合结束后，得到混合物，将混合物装入旋转蒸发仪，在70～80℃下旋蒸浓缩15～20min，得到浓缩液，将浓缩液和备用的功能性吸附料按质量比为1:2混合后得到坯料；将坯料放入造粒机中挤压造粒，控制颗粒粒径为5～6mm，再将得到的颗粒放入烘箱，于105～100℃下干燥2～3h，并将干燥后的颗粒放入马弗炉中，先以8℃/min的速率程序升温至500℃保温烧结20～30min，再以5℃/min的速率升温至1000～1200℃继续保温烧结2～3h后，自然冷却至室温，出料，即得重金属离子吸附材料。
实例1
按质量比为2:1:5:5将猪粪、枯树叶和河底淤泥以及水混合后装入发酵罐中，密封罐口后，在温度为25℃的条件下静置发酵15天，发酵结束后过滤分离得到发酵滤液；按质量比为5:4将质量分数为30%的硝酸镁溶液和质量分数为25%的硝酸铝溶液混合10min得到混合溶液，将混合溶液和氢氧化钠以及碳酸钾按质量比为17:1:1混合后得到预反应液；将预反应液装入高压水热釜中，再向高压水热釜中加入预反应液质量1%的硫氰化钾和预反应液质量10%的发酵滤液，密闭高压水热釜，在1.2MPa下加热升温至150℃，水热反应30h，待水热反应结束后过滤分离得到滤渣，烘干后即得功能性吸附料，备用；称取鱼鳔放入组织粉碎机中粉碎20min，得到鱼鳔粉碎物，将鱼鳔粉碎物和水按质量比为1:10混合，加热至沸腾并持续熬煮2h，得到熬煮液，将熬煮液和魔芋淀粉按质量比为3:1混合并装入球磨罐中，研磨混合30min；待研磨混合结束后，得到混合物，将混合物装入旋转蒸发仪，在70℃下旋蒸浓缩15min，得到浓缩液，将浓缩液和备用的功能性吸附料按质量比为1:2混合后得到坯料；将坯料放入造粒机中挤压造粒，控制颗粒粒径为5mm，再将得到的颗粒放入烘箱，于105℃下干燥2h，并将干燥后的颗粒放入马弗炉中，先以8℃/min的速率程序升温至500℃保温烧结20min，再以5℃/min的速率升温至1000℃继续保温烧结2h后，自然冷却至室温，出料，即得重金属离子吸附材料。
实例2
按质量比为2:1:5:5将猪粪、枯树叶和河底淤泥以及水混合后装入发酵罐中，密封罐口后，在温度为28℃的条件下静置发酵18天，发酵结束后过滤分离得到发酵滤液；按质量比为5:4将质量分数为30%的硝酸镁溶液和质量分数为25%的硝酸铝溶液混合13min得到混合溶液，将混合溶液和氢氧化钠以及碳酸钾按质量比为17:1:1混合后得到预反应液；将预反应液装入高压水热釜中，再向高压水热釜中加入预反应液质量1%的硫氰化钾和预反应液质量10%的发酵滤液，密闭高压水热釜，在1.3MPa下加热升温至155℃，水热反应32h，待水热反应结束后过滤分离得到滤渣，烘干后即得功能性吸附料，备用；称取鱼鳔放入组织粉碎机中粉碎25min，得到鱼鳔粉碎物，将鱼鳔粉碎物和水按质量比为1:10混合，加热至沸腾并持续熬煮2h，得到熬煮液，将熬煮液和魔芋淀粉按质量比为3:1混合并装入球磨罐中，研磨混合35min；待研磨混合结束后，得到混合物，将混合物装入旋转蒸发仪，在75℃下旋蒸浓缩18min，得到浓缩液，将浓缩液和备用的功能性吸附料按质量比为1:2混合后得到坯料；将坯料放入造粒机中挤压造粒，控制颗粒粒径为5mm，再将得到的颗粒放入烘箱，于108℃下干燥3h，并将干燥后的颗粒放入马弗炉中，先以8℃/min的速率程序升温至500℃保温烧结25min，再以5℃/min的速率升温至1100℃继续保温烧结2h后，自然冷却至室温，出料，即得重金属离子吸附材料。
实例3
按质量比为2:1:5:5将猪粪、枯树叶和河底淤泥以及水混合后装入发酵罐中，密封罐口后，在温度为30℃的条件下静置发酵20天，发酵结束后过滤分离得到发酵滤液；按质量比为5:4将质量分数为30%的硝酸镁溶液和质量分数为25%的硝酸铝溶液混合15min得到混合溶液，将混合溶液和氢氧化钠以及碳酸钾按质量比为17:1:1混合后得到预反应液；将预反应液装入高压水热釜中，再向高压水热釜中加入预反应液质量1%的硫氰化钾和预反应液质量10%的发酵滤液，密闭高压水热釜，在1.4MPa下加热升温至160℃，水热反应34h，待水热反应结束后过滤分离得到滤渣，烘干后即得功能性吸附料，备用；称取鱼鳔放入组织粉碎机中粉碎30min，得到鱼鳔粉碎物，将鱼鳔粉碎物和水按质量比为1:10混合，加热至沸腾并持续熬煮3h，得到熬煮液，将熬煮液和魔芋淀粉按质量比为3:1混合并装入球磨罐中，研磨混合40min；待研磨混合结束后，得到混合物，将混合物装入旋转蒸发仪，在80℃下旋蒸浓缩20min，得到浓缩液，将浓缩液和备用的功能性吸附料按质量比为1:2混合后得到坯料；将坯料放入造粒机中挤压造粒，控制颗粒粒径为6mm，再将得到的颗粒放入烘箱，于100℃下干燥3h，并将干燥后的颗粒放入马弗炉中，先以8℃/min的速率程序升温至500℃保温烧结30min，再以5℃/min的速率升温至1200℃继续保温烧结3h后，自然冷却至室温，出料，即得重金属离子吸附材料。
对比例
以常州市某公司生产的重金属离子吸附材料作为对比例 对本发明制得的重金属离子吸附材料和对比例中的重金属离子吸附材料进行性能检测，检测结果如表1所示： 1、测试方法
吸附率=（金属离子起始浓度（mol/L）-吸附后金属离子浓度（mol/L））/金属离子起始浓度（mol/L）。
表1
根据表1中数据可知，本发明制得的重金属离子吸附材料对重金属离子的吸附率高，吸附稳定性好，具有广阔的应用前景。