本发明涉及重金属吸附材料技术领域，具体是一种基于硅藻土的重金属复合吸附材料及其制备方法。
背景技术：
近年来，含有重金属的废水对人类的生活环境造成了巨大的危害，重金属离子随废水排出，即使浓度很小，也能造成公害，严重污染环境，影响人们的健康。所以，研究如何降低废水中重金属的含量，减轻重金属对环境的污染具有重大意义。目前，去除废水中重金属的方法主要有三种：一是通过发生化学反应除去废水中重金属离子的方法；二是在不改变废水中的重金属的化学形态的条件下对其进行吸附、浓缩、分离的方法；三是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属的方法。其中吸附法是比较常用的方法之一。
在种类众多的吸附材料中，硅藻土因其具有独特的微孔结构、大比表面积、耐高温、耐酸性等优异的物化性能在吸附分离领域引起人们广泛的研究兴趣，并且其储量大、价格低、性质稳定，具有良好的应用前景。通过对硅藻土进行改性以提高其对重金属的吸附能力，一直是重金属处理领域的研究热点。若能够在现有技术技术上进一步提高基于硅藻土的吸附材料的重金属吸附性能，将具有重要的市场价值和社会价值。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种基于硅藻土的重金属复合吸附材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于硅藻土的重金属复合吸附材料，由以下按照重量份的原料制成：硅藻土26-30份、壳聚糖5-7份、氨丙基三乙氧基硅烷2-5份、聚丙烯酸钠3-6份、柠檬酸4-7份、11-羰基-β-乳香酸1-3份。
作为本发明进一步的方案：由以下按照重量份的原料制成：硅藻土27-29份、壳聚糖5.3-6.5份、氨丙基三乙氧基硅烷3-4份、聚丙烯酸钠4-5份、柠檬酸5-6份、11-羰基-β-乳香酸1.4-2.7份。
作为本发明再进一步的方案：由以下按照重量份的原料制成：硅藻土28份、壳聚糖5.9份、氨丙基三乙氧基硅烷3.7份、聚丙烯酸钠4.5份、柠檬酸5份、11-羰基-β-乳香酸2.1份。
所述基于硅藻土的重金属复合吸附材料的制备方法，步骤如下：
1)称取硅藻土和壳聚糖，研磨混合均匀后，在350-400℃下保温处理2-4h，获得混合物A；
2)称取柠檬酸，将柠檬酸和混合物A均投入超微粉碎机中，进行超微粉碎，然后过400-500目筛，获得混合物B；
3)将混合物B在155-160℃下，搅拌混合40-50min后，自然冷却，获得混合物C；
4)称取聚丙烯酸钠，加入8-12倍量的去离子水，搅拌至聚丙烯酸钠完全溶解，获得聚丙烯酸钠溶液；
5)将11-羰基-β-乳香酸和混合物C均加入至聚丙烯酸钠溶液中，在80-85℃下搅拌混合50-60min，再超声波处理30-40min，获得混合物D，超声波功率为1200W，超声波温度为70-80℃；
6)将混合物D真空干燥后，获得混合物E，备用；
7)称取氨丙基三乙氧基硅烷，将氨丙基三乙氧基硅烷与混合物E搅拌混合均匀后，在120-140℃下保温处理40-50min，获得混合物F，然后加入与混合物F重量相同的水，搅拌混合1-2h后，真空干燥，即可。
上述复合吸附材料能够应用于处理重金属污水。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明以硅藻土作为主要原料，所制备的重金属复合吸附材料对重金属铬离子和重金属铅离子均具有良好的吸附效果，且吸附性能优于目前常规的改性硅藻土，具有重要的市场价值和社会价值，能够广泛应用于重金属污水处理领域。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种基于硅藻土的重金属复合吸附材料，由以下按照重量份的原料制成：硅藻土26份、壳聚糖5份、氨丙基三乙氧基硅烷2份、聚丙烯酸钠3份、柠檬酸4份、11-羰基-β-乳香酸1份。
本实施例中，所述基于硅藻土的重金属复合吸附材料的制备方法，步骤如下：
1)称取硅藻土和壳聚糖，研磨混合均匀后，在350℃下保温处理2h，获得混合物A；
2)称取柠檬酸，将柠檬酸和混合物A均投入超微粉碎机中，进行超微粉碎，然后过400目筛，获得混合物B；
3)将混合物B在155℃下，搅拌混合40min后，自然冷却，获得混合物C；
4)称取聚丙烯酸钠，加入8倍量的去离子水，搅拌至聚丙烯酸钠完全溶解，获得聚丙烯酸钠溶液；
5)将11-羰基-β-乳香酸和混合物C均加入至聚丙烯酸钠溶液中，在80℃下搅拌混合50min，再超声波处理30min，获得混合物D，超声波功率为1200W，超声波温度为70℃；
6)将混合物D真空干燥后，获得混合物E，备用；
7)称取氨丙基三乙氧基硅烷，将氨丙基三乙氧基硅烷与混合物E搅拌混合均匀后，在120℃下保温处理40min，获得混合物F，然后加入与混合物F重量相同的水，搅拌混合1h后，真空干燥，即可。
实施例2
一种基于硅藻土的重金属复合吸附材料，由以下按照重量份的原料制成：硅藻土27份、壳聚糖6.5份、氨丙基三乙氧基硅烷3份、聚丙烯酸钠4份、柠檬酸6份、11-羰基-β-乳香酸2.7份。
本实施例中，所述基于硅藻土的重金属复合吸附材料的制备方法，步骤如下：
1)称取硅藻土和壳聚糖，研磨混合均匀后，在360℃下保温处理2.5h，获得混合物A；
2)称取柠檬酸，将柠檬酸和混合物A均投入超微粉碎机中，进行超微粉碎，然后过400目筛，获得混合物B；
3)将混合物B在158℃下，搅拌混合50min后，自然冷却，获得混合物C；
4)称取聚丙烯酸钠，加入9倍量的去离子水，搅拌至聚丙烯酸钠完全溶解，获得聚丙烯酸钠溶液；
5)将11-羰基-β-乳香酸和混合物C均加入至聚丙烯酸钠溶液中，在80℃下搅拌混合55min，再超声波处理40min，获得混合物D，超声波功率为1200W，超声波温度为80℃；
6)将混合物D真空干燥后，获得混合物E，备用；
7)称取氨丙基三乙氧基硅烷，将氨丙基三乙氧基硅烷与混合物E搅拌混合均匀后，在120℃下保温处理45min，获得混合物F，然后加入与混合物F重量相同的水，搅拌混合1h后，真空干燥，即可。
实施例3
一种基于硅藻土的重金属复合吸附材料，由以下按照重量份的原料制成：硅藻土28份、壳聚糖5.9份、氨丙基三乙氧基硅烷3.7份、聚丙烯酸钠4.5份、柠檬酸5份、11-羰基-β-乳香酸2.1份。
本实施例中，所述基于硅藻土的重金属复合吸附材料的制备方法，步骤如下：
1)称取硅藻土和壳聚糖，研磨混合均匀后，在380℃下保温处理3h，获得混合物A；
2)称取柠檬酸，将柠檬酸和混合物A均投入超微粉碎机中，进行超微粉碎，然后过500目筛，获得混合物B；
3)将混合物B在157℃下，搅拌混合45min后，自然冷却，获得混合物C；
4)称取聚丙烯酸钠，加入10倍量的去离子水，搅拌至聚丙烯酸钠完全溶解，获得聚丙烯酸钠溶液；
5)将11-羰基-β-乳香酸和混合物C均加入至聚丙烯酸钠溶液中，在83℃下搅拌混合55min，再超声波处理35min，获得混合物D，超声波功率为1200W，超声波温度为75℃；
6)将混合物D真空干燥后，获得混合物E，备用；
7)称取氨丙基三乙氧基硅烷，将氨丙基三乙氧基硅烷与混合物E搅拌混合均匀后，在130℃下保温处理45min，获得混合物F，然后加入与混合物F重量相同的水，搅拌混合1.5h后，真空干燥，即可。
实施例4
一种基于硅藻土的重金属复合吸附材料，由以下按照重量份的原料制成：硅藻土29份、壳聚糖5.3份、氨丙基三乙氧基硅烷4份、聚丙烯酸钠5份、柠檬酸5份、11-羰基-β-乳香酸1.4份。
本实施例中，所述基于硅藻土的重金属复合吸附材料的制备方法，步骤如下：
1)称取硅藻土和壳聚糖，研磨混合均匀后，在390℃下保温处理3.5h，获得混合物A；
2)称取柠檬酸，将柠檬酸和混合物A均投入超微粉碎机中，进行超微粉碎，然后过400目筛，获得混合物B；
3)将混合物B在160℃下，搅拌混合45min后，自然冷却，获得混合物C；
4)称取聚丙烯酸钠，加入11倍量的去离子水，搅拌至聚丙烯酸钠完全溶解，获得聚丙烯酸钠溶液；
5)将11-羰基-β-乳香酸和混合物C均加入至聚丙烯酸钠溶液中，在84℃下搅拌混合55min，再超声波处理30min，获得混合物D，超声波功率为1200W，超声波温度为75℃；
6)将混合物D真空干燥后，获得混合物E，备用；
7)称取氨丙基三乙氧基硅烷，将氨丙基三乙氧基硅烷与混合物E搅拌混合均匀后，在130℃下保温处理42min，获得混合物F，然后加入与混合物F重量相同的水，搅拌混合2h后，真空干燥，即可。
实施例5
一种基于硅藻土的重金属复合吸附材料，由以下按照重量份的原料制成：硅藻土30份、壳聚糖7份、氨丙基三乙氧基硅烷5份、聚丙烯酸钠6份、柠檬酸7份、11-羰基-β-乳香酸3份。
本实施例中，所述基于硅藻土的重金属复合吸附材料的制备方法，步骤如下：
1)称取硅藻土和壳聚糖，研磨混合均匀后，在400℃下保温处理4h，获得混合物A；
2)称取柠檬酸，将柠檬酸和混合物A均投入超微粉碎机中，进行超微粉碎，然后过500目筛，获得混合物B；
3)将混合物B在160℃下，搅拌混合50min后，自然冷却，获得混合物C；
4)称取聚丙烯酸钠，加入12倍量的去离子水，搅拌至聚丙烯酸钠完全溶解，获得聚丙烯酸钠溶液；
5)将11-羰基-β-乳香酸和混合物C均加入至聚丙烯酸钠溶液中，在85℃下搅拌混合60min，再超声波处理40min，获得混合物D，超声波功率为1200W，超声波温度为80℃；
6)将混合物D真空干燥后，获得混合物E，备用；
7)称取氨丙基三乙氧基硅烷，将氨丙基三乙氧基硅烷与混合物E搅拌混合均匀后，在140℃下保温处理50min，获得混合物F，然后加入与混合物F重量相同的水，搅拌混合2h后，真空干燥，即可。
对比例1
与实施例3相比，不含壳聚糖，其他与实施例3相同。
对比例2
与实施例3相比，不含11-羰基-β-乳香酸，其他与实施例3相同。
对比例3
与实施例3相比，不含壳聚糖和11-羰基-β-乳香酸，其他与实施例3相同。
对比例4
与实施例3相比，采用常规的制备方法，其他与实施例3相同。其中，所述常规制备方法为将各原料粉碎混合均匀即可。
对比例5
常规改性硅藻土。改性硅藻土的处理过程为：将40份硅藻土加入到0.1mol/L的Na2CO3溶液中，边搅拌边慢慢地加入饱和的CaCl2溶液。反应结束后，过滤，置于烘箱内105℃条件下干燥。
实施例6
采用本发明实施例1-5进行重金属吸附试验，试验结果如表1所示。
表1重金属吸附试验表
从上表可以看出，本发明制备的重金属复合吸附材料对重金属铬离子和重金属铅离子均具有良好的吸附效果。
实施例7
采用对比例1-5进行重金属吸附试验，试验结果如表2所示。
表2重金属吸附试验表
从上表可以看出，本发明制备的重金属复合吸附材料对重金属铬离子和重金属铅离子均优于现有的常规改性硅藻土，因此具有突出的进步。
另外，从实施例3与对比例1-3的数据对比中可以看出，实施例3所制备的重金属复合吸附材料的性能优于对比例1-3，且对比例1-2所制备的重金属复合吸附材料的性能优于对比例3。由于对比例1与实施例3相比，不含壳聚糖，其他与实施例3相同；对比例2与实施例3相比，不含11-羰基-β-乳香酸，其他与实施例3相同；对比例3与实施例3相比，不含壳聚糖和11-羰基-β-乳香酸，其他与实施例3相同。因此可以看出，本发明通过添加壳聚糖和11-羰基-β-乳香酸，壳聚糖、11-羰基-β-乳香酸与其他组分协同作用，有利于提高对重金属的吸附效果。
从实施例3与对比例4的数据对比中可以看出，实施例3所制备的重金属复合吸附材料的性能优于对比例4，由于对比例4与实施例3相比，采用常规的制备方法，其他与实施例3相同，因此采用本发明制备方法对本发明各原料进行处理，有利于提高对重金属的吸附效果。
从实施例3与对比例5的数据对比中可以看出，实施例3所制备的重金属复合吸附材料的性能优于对比例5，本发明制备的重金属复合吸附材料对重金属铬离子和重金属铅离子均优于现有的常规改性硅藻土，因此具有突出的进步。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。