一种膨胀蛭石吸附剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于化学吸附剂制备技术领域，尤其涉及一种膨胀蛭石吸附剂的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着工业技术的发展，工业生产过程中燃烧产生的重金属量越来越多，其中，作为污染物之一的重金属汞占排量的67.8 % -82.2 %，重金属汞及其化合物有很强的毒性，并且可以通过食物链在生物体内不断富集，因此，去除燃煤烟气中的单质汞对于防止汞污染具有重要意义。目前一般采用活性炭作为吸附剂来吸附工业生产中的重金属，但是该方法的成本高，一般工业商家难以承受。
[0003]蛭石是一种资源丰富、天然无毒的矿物，在我国新疆、河北、陕西、内蒙等地都有分布，而且价格相对合理，经济成本低。由于工业蛭石在灼烧时能产生剧烈体积膨胀，膨胀蛭石具有多孔、密度小、保温、绝热、隔音、抗震、耐火、耐冻等系列优良性能，同时，由于其层间域内具有水分子和可交换性阳离子，因此在建筑、电力、石油、化工、冶金、农业和环保等行业中具有广泛的应用。利用蛭石的膨胀性能以及层间域内的水分子和可交换性阳离子，可将其作为一种代替活性炭的具有高吸附容量、经济性能好、高效环保的吸附剂，因此，如何利用蛭石制备一种高吸附容量、经济性能好、高效环保的吸附剂是本申请需要解决的技术冋题。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题在于，提供一种膨胀蛭石吸附剂的制备方法，能够解决现有工业排放中重金属汞处理成本高、难度大的问题。
[0005]为了解决上述问题，本申请提供一种膨胀蛭石吸附剂的制备方法，包括:
[0006]在搅拌条件下将60-250目的膨胀蛭石按1:5_25混合在0.5_6mol/L的酸性溶液中；在20-100°C条件下搅拌90-130分钟；将搅拌后的混合溶液在室温下放置1_9小时，然后抽滤、洗涤，最后进行干燥处理得到酸改性的膨胀蛭石吸附剂。
[0007]在本申请的优选实施例中，所述膨胀蛭石为将洗净、干燥后的原蛭石在频率为800-3000MHZ的条件下进行微波处理l_3min所得；或所述膨胀蛭石为先将洗涤、干燥后的原蛭石在10-30%浓度的双氧水中进行化学膨胀，然后再通过频率为800-3000MHZ的条件下的微波处理l_3min所得。
[0008]在本申请的优选实施例中，所述酸性溶液为浓度在0.5-6mol/L的盐酸、硝酸或硫酸中的至少一种。
[0009]在本申请的优选实施例中，所述洗涤、干燥为将膨胀蛭石的PH值洗涤至6-7，然后进行干燥。
[0010]在本申请的优选实施例中，所述干燥一般指干燥至水分含量低于或等于15%，所述干燥最好为将洗涤后的膨胀蛭石干燥至恒重，所述恒重为两次称量之差小于0.0002go
[0011]有益效果:
[0012]本发明提供了一种膨胀蛭石吸附剂的制备方法，解决了现有工业排放中重金属汞处理成本高、难度大的问题。该制备方法中，在搅拌条件下将60-250目的膨胀蛭石按1:5-25混合在0.5-6mol/L的酸性溶液中；在20_100°C条件下搅拌90-130分钟；将搅拌后的混合溶液在室温下放置1-9小时，然后抽滤、洗涤优选至PH值为6-7，最后进行干燥处理得到酸改性的膨胀蛭石吸附剂。通过该方法制备的膨胀蛭石吸附剂，其中膨胀蛭石的结构并未遭到破坏，避免现有通过煅烧方法在进行原蛭石的膨胀处理时，容易对其结构造成破坏，而使其原有的吸附性能降低的问题；与此同时，膨胀后的蛭石内部的层间距和表面积都明显增大，增强了其吸附性能。在本申请中，在膨胀蛭石的基础上用酸性溶液对其进行处理，经过改性处理后的蛭石，膨胀性增强，比表面积增大，活性吸附位点增多，蛭石的吸附性能，以及其他各种物理化学性能都能得到很好的改善。因此，采用本申请中的方法制备膨胀蛭石吸附剂，能够解决现有工业排放中重金属汞处理成本高、难度大的问题。
【具体实施方式】
[0013]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文将结合具体实施例对本发明做详细说明。
[0014]实施例一:
[0015]本发明制备膨胀蛭石吸附剂的具体方法包括:
[0016]选取片层结构好，粒径在0.5-2.0cm、厚度为0.05-0.25的原蛭石，洗净、干燥，然后在频率为800-3000MHZ的条件下进行微波处理l_3min，最后粉碎筛分至60-250目得到微波处理后的膨胀蛭石；在本实施例中，通过微波处理方法使得蛭石的膨胀倍数为26.831，比现有采用煅烧方法使得蛭石的膨胀倍数更大，(现有采用马弗煅烧方法使得蛭石的膨胀倍数仅为19.270)。
[0017]或；
[0018]选取片层结构好，粒径在0.5-2.0cm、厚度为0.05-0.25的原蛭石，洗净、干燥，然后通过浓度为10-30%浓度的双氧水中进行化学膨胀(在本实施例中优选为双氧水的浓度为25% )，然后再将化学膨胀处理后的蛭石再在频率为800-3000MHZ的条件下进行微波处理l_3min，最后粉碎筛分至60-250目得到微波处理后的膨胀蛭石；在本实施例中，先将选取的原蛭石采用XRD、IR等分析手段进行了工业蛭石的热双氧水化学膨胀处理，通过浓度在10-30%的双氧水处理，使得原蛭石层间距由1.46nm增大到2.68nm，膨胀效果显著，然后将该化学膨胀处理的蛭石在频率为800-3000MHZ的微波条件下进行处理，进一步增强了蛭石的层间距和表面积，使得蛭石的活性吸附位点增多，吸附性能更。在本实施例中，对选取好的原蛭石先后采用化学膨胀和微波膨胀处理，使得蛭石的膨胀倍数增至47.628。
[0019]因此，采用本申请中的微波处理方法，能够使得蛭石的膨胀倍数更大，同时，在没有破坏蛭石原有结构的基础上，使得蛭石的吸附性能更加强大。
[0020]将筛分得到的规格在60-250目的膨胀蛭石在搅拌条件下与浓度为0.5-6mol/L的酸性溶液按照1:5-25混合；该步骤将经过膨胀处理的蛭石在酸性溶液中进行处理，使其对重金属的吸附性能更好，因为蛭石的PH值一般均为中性至微碱性，也有些是碱性的(pH值在7-8以上)，当单独使用，因pH值太高而不易进行重金属的吸附或处理。
[0021]在20-100°C条件下搅拌90-130分钟；将搅拌混合后的溶液在室温下放置1_9小时，然后再抽滤、洗涤至PH值为6-7，得到固体干燥膨胀蛭石，将干燥的膨胀蛭石研磨至60-250目后得到酸改性微波膨胀蛭石粉体；在本实施例中，将膨胀蛭石的PH值调节至6-7，使得其对重金属的处理性能增加。
[0022]作为本实施例中的优选方案，所述的酸性溶液为浓度在0.5-6mol/L的盐酸、硝酸或硫酸中的至少一种。优选该盐酸、硝酸或硫酸溶液可以是现成的酸性溶液，也可以是在膨胀蛭石吸附剂的生产过程中通过至少两种物质反应得到含有金属盐和盐酸、硝酸或硫酸溶液的酸性溶液。
[0023]作为本实施例的优选方案，将抽滤、洗涤至PH值为6-7的膨胀蛭石最后进行干燥，其中，该干燥处理为使得膨胀蛭石的含水量小于5 %，在本实施例中优选为将洗涤后的膨胀蛭石干燥至恒重，本实施例中优选将膨胀蛭石干燥至恒重能够使得膨胀蛭石的吸附性能更强。在本实施例中，所述干燥至恒重的具体处理方法包括:在100-110°C (本实施例优选在105°C下进行烘干)，第一次烘干时可烘得时间长一些(6-10小时)，取出，放在干燥器中冷却(冬天一般20分钟，夏天一般30分钟，每次放置冷却的时间尽量一致)称量，再烘干(每次约15-45分钟)，再放在干燥器中冷却(同前)，再称量，直到两次称量之差小于0.0002g就说明达到了恒重条件。
[0024]在本实施例中，得到酸改性微波膨胀蛭石粉体吸附剂，其吸附容量可以通过控制反应条件和溶剂的种类进行调控，该反应条件包括:原蛭石选取的粒径、厚度；微波处理的功率、时间；以及固液比的混合比；酸性溶液的浓度；得到的固体膨胀蛭石的干燥程度等；溶液的中类除了选取浓度在0.5-6mol/L的盐酸、硝酸或硫酸中的至少一种外，还包括通过化学反应现场得到的含有金属盐的酸溶液。
[0025]实施例二:
[0026]将在频率为800MHZ条件下微波处理3min的膨胀蛭石粉碎至200目，按固液比1:20加入到2mol/L的盐酸溶液中，60 °C搅拌2h，室温下自然静置3h，抽滤、洗涤至中性，105°C条件下烘干至恒重，研磨至200目后得到盐酸改性微波膨胀蛭石粉体。取0.5g样品在5°C、饱和汞蒸气浓度下进行吸附试验，气态汞吸附量为36.2337mg/go
[0027]将在频率为900-950MHZ条件下微波处理3min的膨胀蛭石粉碎至200目，按固液比1:20加入到2mol/L的盐酸溶液中，60°C搅拌2h，室温下自然静置3h，抽滤、洗涤至中性，105°C条件下烘干，研磨至200目后得到盐酸改性微波膨胀蛭石粉体。取0.5g样品在5°C、饱和汞蒸气浓度下进行吸附试验，气态汞吸附量为36.455mg/go
[0028]将在频率为1000MHZ条件下微波处理3min的膨胀蛭石粉碎至200目，按固液比1:20加入到2mol/L的盐酸溶液中，60 °C搅拌2h，室温下自然静置3h，抽滤、洗涤至中性，105°C条件下烘干，研磨至200目后得到盐酸改性微波膨胀蛭石粉体。取0.5g样品在5°C、饱和汞蒸气浓度下进行吸附试验，气态汞吸附量为36.496mg/go
[0029]将在频率为2000-2500MHZ条件下微波处理3min的膨胀蛭石粉碎至200目，按固液比1:20加入到2mol/L的盐酸溶液中，60°C搅拌2h，室温下自然静置3h，抽滤、洗涤至中性，105°C条件下烘干，研磨至200目后得到盐酸改性微波膨胀蛭石粉体。取0.5g样品在5°C、饱和汞蒸气浓度下进行吸附试验，气态汞吸附量为36.457mg/go
[0030]将在频率为3000MHZ条件下微波处理3min的膨胀蛭石粉碎至200目，按固液比1:20加入到2mol/L的盐酸溶液中，60 °C搅拌2h，室温下自然静置3h，抽滤、洗涤至中性，105°C条件下烘干，研磨至200目后得到盐酸改性微波膨胀蛭石粉体。取0.5g样品在5°C、饱和汞蒸气浓度下进行吸附试验，气态汞吸附量为36.2337mg/go
[0031]实施例三:
[0032]将选取的原蛭石在浓度为10%的热双氧水溶液中进行化学膨胀处理，然后将其在频率为800-3000MHZ条件下微波处理3min的膨胀蛭石粉碎至200目，按固液比1:20加入到4mol/L的盐酸溶液中，60°C搅拌2h，室温下自然静置3h，抽滤、洗涤至中性，105°C条件下烘干，研磨至200目后得到盐酸改性微波膨胀蛭石粉体。取0.5g样品在5°C、饱和汞蒸气浓度下进行吸附试验，气态汞吸附量为36.292mg/go
[0033]将选取的原蛭石在浓度为25%的热双氧水溶液中进行化学膨胀处理，然后将其在频率为800-3000MHZ条件下微波处理3