一种硫酸铝/凹凸棒土复合吸附剂、制备方法及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种吸附剂，具体涉及一种硫酸铝/凹凸棒土复合吸附剂、制备方法及其应用。
【背景技术】
[0002]硫酸铝主要有两大用途，一是造纸，二是在饮用水、工业用水和工业废水处理中做絮凝剂。
[0003]凹凸棒土的层链状及精细规整结构，使其具有多孔道形貌和较大的表面积，保证其最大的优点就是良好的吸附性能。目前国内外研宄者基于凹凸棒土的这一特性通过活化或者复合改性处理，赋以复合材料独特性能，加之凹凸棒土的廉价易得，使其作为吸附剂广泛应用于环境中对水的吸附处理。但是自然界凹凸棒土的吸附容量低，因此，越来越多的人对凹凸棒土进行改性活化。
[0004]现有技术中，对于凹凸棒土的活化方法主要有高温焙烧、酸化处理、超声空化作用；改性方法主要有有机质复活改性、无机材料复活改性、金属离子复合改性。
[0005]现有的改性方法得到的改性凹凸棒土无法满足吸附容量的要求，有一定的局限性。
【发明内容】
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供了一种硫酸铝/凹凸棒土复合吸附剂、制备方法及其应用。
[0007]本发明还提供的一种高比表面积、高吸附容量、低成本的铝盐/凹凸棒土复合吸附剂，以其作为吸附剂，用于对城市二级出水DOM的去除。
[0008]本发明提供的一种硫酸铝/凹凸棒土复合吸附剂，凹凸棒土表面负载硫酸铝，硫酸铝在硫酸铝/凹凸棒土复合吸附剂中的重量百分含量为16% — 90%。
[0009]所使用的凹凸棒土粒径为200目，按照重量百分比计，包括以下物质:凹凸棒石50%-80% ,白云石10 — 30%，石英和长石杂质含量不大于10%。原产地:江苏盱眙
[0010]本发明提供的一种硫酸铝/凹凸棒土复合吸附剂的制备方法，包括以下步骤:
[0011](I)、酸改性凹凸棒土:
[0012]将凹凸棒土、分散剂溶解于去离子水中，加入盐酸后，30-60度搅拌30min，混匀，超声波分散lOmin，倾析，上层乳白色悬浮液经离心脱水，在105°C烘干，研磨，过200目筛，密封保存，即得到酸改性凹凸棒土 ；
[0013](2)、负载铝盐:
[0014]将步骤(I)制备的酸改性凹凸棒土加入到硫酸铝溶液中，空气恒温振荡4h后，调至pH为5.5-6，离心脱水后，105°C烘干，制得硫酸铝/凹凸棒土复合吸附剂。
[0015]步骤(I)中所述凹凸棒土、分散剂的重量比为100:3，分散剂为六偏磷酸钠，凹凸棒土在去离子水中浓度为0.25g/ml,所加入的盐酸浓度为0.1-3.0mol/L，最优:0.5-1.0mol/Lo 盐酸质量为凹凸棒土的 1.46% -43.8%，最优为 7.3% -14.6%。
[0016]步骤(2)中，硫酸铝在复合吸附剂中的重量百分含量为16% — 90% ;所用的硫酸铝溶液浓度为0.1-1.0moI/L,最优0.5-1.0moI/L,调节pH的试剂为NaOH或HCl溶液。
[0017]进一步的，将步骤⑵制备得到的硫酸铝/凹凸棒土复合吸附剂调节pH为5.5-6，离心脱水后，105°C烘干，得到粉状硫酸铝/凹凸棒土复合吸附。
[0018]本发明提供的一种硫酸铝/凹凸棒土复合吸附的应用，具体为处理生活污水处理厂二级出水、湖水、河流水或景观水。其应用方法为:将硫酸铝/凹凸棒土复合吸附直接投加到处理水中。所述被处理水体中TOC不超过30，Uv254不超过0.1，每10mL被处理水吸附剂用量为0.05go处理时间30min，水样pH 5.00-8.35，其中5.00处理效果最好。
[0019]本发明首先对凹凸棒石粘土进行酸改性，利于负载铝盐。凹凸棒土前期研宄结果表明，凹凸棒土中普遍含有一定量的白云石。其中的白云石能够和酸性的铝盐发生中和反应，凹凸棒土也具有很强的酸中和缓冲能力，因而凹凸棒土具有诱导铝盐水解的作用，促使铝盐与凹凸棒土复合。凹凸棒土储量丰富、价格低廉、吸附剂的生产成本低。
[0020]与现有技术相比，本发明中凹凸棒土作为载体材料本身具有很高的比表面积和吸附性能，负载硫酸铝后对DOM的吸附属于不可逆化学吸附，吸附平衡后水中TOC、Uv254下降，水处理效果好，吸附容量大，吸附剂用量少，处理成本低。本发明通过实验研宄已经证明，将硫酸铝负载到凹凸棒石表面制备的复合材料作为吸附剂对于处理水中的DOM具有较高的吸附容量，去除效果好。
[0021]本发明制备的硫酸铝/凹凸棒土复合吸附具有一定自勃结性，可以制备成为颗粒材料，并具有一定的强度和耐水性，可以满足固定床吸附剂的要求；而且本发明提供的吸附剂能有效净化水中低浓度磷，达到η类地面水体标准；能有效净化水中低浓度砷和氟，达到饮用水的质量标准。
【附图说明】
[0022]下面结合附图对本发明进一步说明。
[0023]图1是凹凸棒土原土的电镜扫描图；
[0024]图2是0.5mol/L盐酸+0.5mol/L铝凹土的电镜扫描图；
[0025]图3是3.0moI/L酸改性凹凸棒土的电镜扫描图；
[0026]图4是0.5mol/L酸改性凹凸棒土的电镜扫描图；
[0027]图5是不同浓度的酸改性后凹凸棒土对水中TOC、Uv254去除率；
[0028]图6是不同浓度硫酸铝负载凹凸棒土对水中Uv254去除率；
[0029]该图对应的实验过程:酸改性(0.5mol/l) +铝盐(0.1, 0.2，0.5，1.0mol/1)
[0030]取0.5mol/l 酸改性凹土 0.4g，分别加 0.1, 0.2，0.5，1.0, Omol/1 铝盐 25ml，空气恒温振荡4h后，用NaOH或HCl溶液调至PH为5.5-6,离心脱水后，105°C烘干
[0031]图7硫酸铝复合凹凸棒土吸附剂的吸附与解吸平衡时间；
[0032]图8硫酸铝复合凹凸棒土吸附剂对不同PH水样TOC、Uv254去除率；
[0033]图9不同用量硫酸铝复合凹凸棒土吸附对水中T0C、Uv254去除率；
【具体实施方式】
[0034]下面结合【具体实施方式】，对本发明进行进一步的说明。
[0035]实施例1
[0036]一种硫酸铝/凹凸棒土复合吸附剂的制备方法，包括以下步骤:
[0037](I)、酸改性凹凸棒土:
[0038]将5g，200目的凹凸棒土和分散剂六偏磷酸钠质量为凹凸棒土的3%即0.15g置于10ml烧杯中，加入去离子水(20ml)形成水溶液。再加入0.5mol/l HCl 20ml，置于磁力搅拌器30-60度搅拌30min后，把混合液进行超声波分散lOmin，倾析，上层乳白色悬浮液经离心(5000转)脱水，在105°C烘干，研磨，过200目筛，密封保存，即得到酸改性凹凸棒土；
[0039](2)、负载铝盐:
[0040]取0.4g制得的酸改性凹凸棒土，加入到25ml，0.5mol/l硫酸销溶液，空气恒温振荡4h后，用NaOH或HCl溶液调至pH为5.5，离心脱水后，105°C烘干，制得硫酸铝/凹凸棒土复合吸附剂。
[0041]将0.05g吸附剂投加到10ml处理水样中(处理水样TOC为29.974mg/L，Uv254为0.086111_1，25°0，？!1为=7)，处理水样置于空气恒温振荡器，120r/min，吸附30min，Uv254去除率为34.88 %，TOC去除率为50.88%。
[0042]实施例2
[0043]一种硫酸铝/凹凸棒土复合吸附剂的制备方法，包括以下步骤:
[0044](I)、酸改性凹凸棒土:
[0045]将5g，200目的凹凸棒土和分散剂六偏磷酸钠质量为凹凸棒土的3%即0.15g置于10ml烧杯中，加入去离子水(20ml)形成水溶液。再加入0.5mol/l HCl 20ml，置于磁力搅拌器30-60度搅拌30min后，把混合液进行超声波分散lOmin，倾析，上层乳白色悬浮液经离心(5000转)脱水，在105°C烘干，研磨，过200目筛，密封保存，即得到酸改性凹凸棒土；
[0046](2)、负载铝盐:
[0047]取0.4g制得的酸改性凹凸棒土，加入到25ml，0.5mol/l硫酸销溶液，空气恒温振荡4h后，用NaOH或HCl溶液调至pH为6，离心脱水后，105°C烘干，制得硫酸铝/凹凸棒土复合吸附剂。
[0048]将0.05g该吸附剂投加到10ml处理水样中(处理水样TOC为29.974mg/L，Uv254为0.086m - 1，25°C，水样pH = 7)，调节水样pH为5.00，处理水样置于空气恒温振荡