一种多孔蛭石吸附剂及其制备方法和应用

本发明属于蛭石加工利用，具体涉及一种多孔蛭石吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着经济的不断发展和人民的生活水平不断提高，进入环境中的的污染物也不断增多，特别是化工行业所产生的工业废水多为有机废水，这些废水中通常含有高浓度的、具有生物毒性的且稳定性强的有机污染物，若任其排放到环境中，它们将会对生态环境和人类健康造成严重威胁。目前常用的工业废水处理方法主要离子交换发法、生物处理法、化学沉淀法、蒸发浓缩法、吸附法等，其中吸附法具有操作简单、成本低廉、处理效果好等优点，在工业废水处理中得到了广泛应用。

2、在采用吸附法处理废水时，吸附剂的选择非常关键，不同的吸附剂对不同的污染物具有不同的吸附效果。蛭石是一种天然层状硅酸盐矿物，具有独特的层状结构、离子交换性能以及丰富的孔隙结构等特性，已被广泛用于工业废水处理领域。

3、专利cn113877523a，公开了一种改性蛭石吸附剂及其制备方法和应用方法，主要是用化学混凝剂对蛭石进行改性，然后焙烧得到改性蛭石吸附剂，虽然该吸附剂对有机物具有良好的吸附能力，但是由于采用的改性剂是化学混凝剂，在吸附有机物的同时不可避免地在溶液中会有残留，在去除污染物的同时却引入了新的污染物。

4、专利cn116196889a，公开了一种工业蛭石制备的甲苯吸附剂及其方法和应用：将工业蛭石原矿进行剥片和除杂，获得工业蛭石精片；将工业蛭石精片进行粉磨，获得工业蛭石粉体；将工业蛭石粉体与粘结剂混合均匀后造粒，获得工业蛭石颗粒体；将工业蛭石颗粒体进行后处理，获得吸附剂。虽然该发明具有阳离子交换容量高、内比表面积大、对甲苯吸附性强和轻质多孔等优点，但是该吸附剂采用的是原矿蛭石制备吸附剂，相对与膨胀蛭石，原矿蛭石的孔隙结构以及吸附性能远不如膨胀蛭石。

5、此外，还有专利cn111729640a、专利cn115608319a等，都公开了以蛭石为原料制备吸附剂。但是在使用蛭石粉体做吸附剂的时候，存在使用成本高、使用不够便利等问题，同时现有具有一定形状的蛭石基吸附剂结构性能不够稳定、孔隙率也不够高等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种能够在工业废水中规模化使用、使用方便且具有较好循环稳定性的具有一定形状的多孔蛭石吸附剂及其制备方法，从而弥补现有技术的不足。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供了一种多孔蛭石吸附剂，所述多孔蛭石吸附剂的具体组分包括膨胀蛭石和无机粘结剂。

4、进一步的，所述膨胀蛭石大小为100～600目，所述无机粘结剂包括硅酸钠、粘土、石膏、玻璃陶瓷、胶体氧化铝的一种或多种的混合。

5、进一步的，所述多孔蛭石吸附剂的形状包括板型、球型、瓦楞型、圆柱型、菱型形、管型中的任一种。

6、本发明还提供了一种所述的多孔蛭石吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

7、(1)将所述的无机粘结剂加入到去离子水中，搅拌混合均匀，得到无机粘结剂溶液；

8、(2)将所述的膨胀蛭石与步骤(1)所制得的无机粘结剂溶液混和搅拌均匀，得到混合液；

9、(3)将步骤(2)中得到的混合液转移至模具中，然后放入冷冻设备中迅速冷冻定型，完全冷冻后，再将其转移至冷冻干燥机中冷冻干燥，直至完全除去水分，得到吸附剂胚体；将吸附剂胚体放入高温炉中进行煅烧处理，得到多孔蛭石吸附剂。

10、进一步的，在步骤(1)中，所述无机粘结剂溶液的浓度为100～300g/l。

11、进一步的，在步骤(2)中，所述膨胀蛭石与所述无机粘结剂溶液的固液比为1：2～5。

12、进一步的，在步骤(3)中，所述模具为根据所需形状所购买或者定制的模具，所述冷冻设备为冰箱或液氮或其它具有将水混合液冷冻成冰的设备或设施；所述煅烧处理的煅烧温度为500～800℃，煅烧时间为30～150min。

13、本发明还提供了一种所述的多孔蛭石吸附剂循环再生利用的方法，包括以下步骤：

14、(1)配置酸溶液，将权利要求1-3任一项所述的多孔蛭石吸附剂浸泡到溶液中，然后用去离子水清洗干净，得到改性后的吸附剂；

15、(2)将步骤(1)所得的改性后的吸附剂用于吸附有机污染物后，将吸附后的吸附剂放置到马弗炉中进行煅烧处理，即可实现吸附剂的再生，也可如此循环再生使用。

16、进一步的，在步骤(1)中，所述酸溶液为酸浓度为0.1mol/l～2mol/l的包括盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、柠檬酸在内的无机酸或有机酸的一种或两种以上混合。

17、进一步的，在步骤(2)中，所述煅烧处理中煅烧温度为不超过650℃，煅烧时间为30-180min。

18、本发明所述吸附剂涉及的基本原理包括：在吸附剂中膨胀蛭石起到关键作用，吸附性能主要由膨胀蛭石本身的层状结构、高孔隙率以及离子交换能力决定；吸附剂原料水主要是起到造孔剂的作用，本方法采用的冷冻干燥工艺，在冷冻过程中，水变成冰体积微膨胀，在冷冻干燥中，使水直接气化为水蒸气后使蛭石颗粒间具有一定孔隙，但孔隙不能太大，太大的孔隙会使蛭石在冷冻干燥后坍塌成粉体，不能成型，孔隙太小会在后续锻烧过程中，蛭石团聚影响性能，所以要控制好水的含量。而原料硅酸钠是粘结剂，使蛭石成型并能够在锻烧过程中使蛭石各颗粒结合到一起而保持一定强度。本发明的另外一个关键点是锻烧温度，锻烧温度低则吸附剂强度低，使用过程中易于破损，锻烧温度过高则吸附强度高，但会使蛭石颗粒烧结影响吸附性能。本发明通过多次实验探索，将各原料特性与各工艺特点联系到一起，制备出了具有良好吸附性能的吸附剂。

19、本发明公开了以下技术效果：

20、1、本发明所述吸附剂原料绿色环保，只有膨胀蛭石、水、硅酸钠，并且原料无毒无污染，所制备的吸附剂也属于环境友好型吸附剂；

21、2、本发明所述制备方法绿色环保，且工艺简单易大规模化生产；

22、3、本发明所述吸附剂为一定形状结构，使用相对简单、回收方便、成本低；

23、4、本发明所述吸附剂具有耐高温特性，可在不超过650度时通过锻烧再生，且再生性能较好，可重复循环使用。

技术特征：

1.一种多孔蛭石吸附剂，其特征在于，所述多孔蛭石吸附剂的具体组分包括膨胀蛭石和无机粘结剂。

2.根据权利要求1所述的多孔蛭石吸附剂，其特征在于，所述膨胀蛭石大小为100～600目，所述无机粘结剂包括硅酸钠、粘土、石膏、玻璃陶瓷、胶体氧化铝中的一种或多种的混合。

3.根据权利要求1所述的多孔蛭石吸附剂，其特征在于，所述多孔蛭石吸附剂的形状包括板型、球型、瓦楞型、圆柱型、菱型形、管型中的任一种。

4.如权利要求1-3任一项所述的多孔蛭石吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的多孔蛭石吸附剂的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述无机粘结剂溶液的浓度为100～300g/l。

6.根据权利要求4所述的多孔蛭石吸附剂的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述膨胀蛭石与所述无机粘结剂溶液的固液比为1：2～5。

7.根据权利要求4所述的多孔蛭石吸附剂的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述模具为根据所需形状所购买或者定制的模具，所述冷冻设备为冰箱或液氮或其它具有将水混合液冷冻成冰的设备或设施；所述煅烧处理的煅烧温度为500～800℃，煅烧时间为30～150min。

8.如权利要求1-3任一项所述的多孔蛭石吸附剂循环再生利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的多孔蛭石吸附剂循环再生利用的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述酸溶液为酸浓度为0.1mol/l～2mol/l的包括盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、柠檬酸在内的无机酸或有机酸的一种或两种以上混合。

10.根据权利要求8所述的多孔蛭石吸附剂循环再生利用的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述煅烧处理中煅烧温度为不超过650℃，煅烧时间为30-180min。

技术总结
本发明属于蛭石加工利用技术领域，具体涉及一种多孔蛭石吸附剂及其制备方法和应用。所述多孔蛭石吸附剂的具体组分包括膨胀蛭石和无机粘结剂，膨胀蛭石大小为100～600目，所述无机粘结剂包括硅酸钠、粘土、石膏、玻璃陶瓷、胶体氧化铝的一种或多种的混合。本发明所述制备方法绿色环保，且工艺简单易大规模化生产。本发明所述吸附剂为一定形状结构，使用相对简单、回收方便、成本低；本发明所述吸附剂具有耐高温特性，可在不超过650度时通过锻烧再生，且再生性能较好，可重复循环使用。

技术研发人员：李仲,孙丹,田维亮,程道建,黄丽丽
受保护的技术使用者：塔里木大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19