一种水体重金属离子凹凸棒吸附剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及水体吸附材料，特别是一种水体重金属离子凹凸棒吸附剂。
【背景技术】
[0002] 水是人类耐W生存和发展的物质基础，但随着工业的发展，重金属污染问题变得 日益严重。水中的污染物主要为有机物和重金属离子，其中废水排放中重金属绝对排放量 约占废水排放总量的66.33%。含有重金属离子的废水主要来源于矿山、冶炼、电解、电锻、化 工等工业排放的废水和固体垃圾填埋场的渗滤液。运些排放到环境中的重金属，一旦进入 水体或±壤，就难W去除，并且通过食物链逐渐富集，最终导致生物体病变甚至死亡。
[0003]目前凹凸棒±在废水处理领域的应用，主要是用于处理印染废水，通过凹凸棒± 对有机染料分子的吸附降低印染废水的色度和化学需氧量(COD)的研究已有报道。然而，有 关凹凸棒±处理重金属离子废水的报道较少。与其他粘±矿物相比，凹凸棒±具有较大的 比表面积，并具有吸附下限浓度低、达到吸附平衡时间短W及解吸附性能优异等特点。不但 吸附过程迅速高效，且对吸附条件无苛刻要求，运类吸附剂在有害重金属离子去除领域有 着很好的应用前景。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种低成本、长寿命、不易形成二次污染且可重复利用的水体重金属 离子凹凸棒吸附剂。
[000引本发明解决其技术问题所采用的技术方案为： 一种水体重金属离子凹凸棒吸附剂，其特征在于包括如下步骤： A、 酸化 W凹凸棒石粘±为原料，凹凸棒石粘±、水和硫酸按重量份进行配制，凹凸棒石粘± 45-65份、水35-50份、质量分数98%硫酸0.5-2份，将质量分数98%硫酸稀释在水中，硫酸稀释 后喷洒在凹凸棒石粘上上，揽拌均匀后堆放24-7化； B、 粉碎 将酸化后的凹凸棒石粘±进行粉碎处理； C、 筛分 粉碎的凹凸棒石粘±进行筛分，按颗粒粒径分为小于0.1mm、0.1-0.3mm、0.3-0.5mm和 0.5-lmm的四种规格； D、 赔烧 四种规格的凹凸棒石粘上分别赔烧，经过450-550°C赔烧1-化，料球脱水固化后自然冷 却至常溫得到四种规格成品。
[0006]所述硫酸替换为盐酸或憐酸。
[0007]所述盐酸质量分数37%。
[000引所述憐酸质量分数980/0。
[0009]本发明的有益效果为： 本发明将凹凸棒石粘±酸化处理后，进行赔烧形成凹凸棒吸附材料，此种凹凸棒吸附 材料的被烧固化成型溫度控制在550°CW内，确保不破坏凹凸棒±的晶体形态和不改变其 理化性能；凹凸棒±是一种廉价易得的无机矿物材料，为含水的层链状儀质娃酸盐矿物。凹 凸棒石晶体呈毛发状或纤维状，在电子显微镜下呈长柱状或针状，白、灰、浅绿或浅褐色，在 原子力学显微镜下呈纤维状；凹凸棒石内部有很多孔道，孔道截面大约0.38nmX0.6化m。 凹凸棒±比表面积较大，具有较强的吸附能力，在废水处理中引起愈来愈多的重视，改性凹 凸棒石在废水处理中的用途更广。上述材料可W广泛用于石油化工、钻井、农业、医学、建 筑、核工业、环保、娃酸盐工业等工业部口的诸多领域； 凹凸棒石对重金属离子的吸附机理不仅仅是吸附，还包括金属离子的水解沉淀、矿物 的溶解、晶体生长、W及可能发生的从矿物中溶解出的金属离子与待吸附金属离子的共沉 淀等等。而矿物-水界面作用诱导的金属离子水解沉淀是不可忽视的界面作用。本质上，重 金属的去除与液相体系中凹凸棒石固-液界面作用诱导的抑值变化紧密相关。凹凸棒石对 重金属离子的作用机理包括离子交换吸附、八面体晶格置换作用、表面络合和重金属水解 沉淀四种可能机制。但在一般实验条件下，多数人工配制含重金属溶液吸附实验研究，凹凸 棒石表面水化诱导的重金属离子水解作用及与水解胶体颗粒静电互相作用是凹凸棒石吸 附去除重金属离子的主要机制。
[0010] 本发明针对水体重金属用吸附材料，开发低成本、长寿命、不易形成二次污染且可 重复利用的粘±基吸附剂，具有W下方面特点： 1. 选用资源广泛、价格低廉的天然矿物材料凹凸棒±为原料，由于棒状晶体杂乱堆积 构筑起丰富的纳米孔隙，极大地有助于吸附过程的传质，且大大降低了吸附剂制备成本； 2. 凹凸棒±基陶粒是一种高效、可再生的吸附材料，利用其适当溫度下产生的液相和 碳氧化产生的气体膨胀而制成多孔陶粒，本发明通过对凹凸棒±的酸-热联合改性，提高了 吸附剂的吸附性能，是一种对环境无二次污染的安全、环保、高效的重金属吸附剂； 3. 本发明中凹凸棒石粘±经过般烧后具备一定的颗粒强度，可W制备成为颗粒材料， 耐水性好，可W满足固定床吸附剂的要求，便于实际应用； 4. 凹凸棒石吸附剂既适用于城镇和工业给水处理，也适应于冶金、石油、化工、纺织工 业废水的生化(除油、除铁、除儘等)处理。
【具体实施方式】
[0011] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案为： 一种水体重金属离子凹凸棒吸附剂，包括如下步骤： A、 酸化 W凹凸棒石粘±为原料，凹凸棒石粘±、水和硫酸按重量份进行配制，凹凸棒石粘± 45-65份、水35-50份、质量分数98%硫酸0.5-2份，将质量分数98%硫酸稀释在水中，硫酸稀释 后喷洒在凹凸棒石粘上上，揽拌均匀后堆放24-7化； B、 粉碎 将酸化后的凹凸棒石粘±进行粉碎处理； C、 筛分 粉碎的凹凸棒石粘±进行筛分，按颗粒粒径分为小于0.1mm、0.1-0.3mm、0.3-0.5mm和 0.5-lmm的四种规格； D、赔烧 四种规格的凹凸棒石粘上分别赔烧，经过450-550°C赔烧1-化，料球脱水固化后自然冷 却至常溫得到四种规格成品。
[0012] 所述硫酸替换为盐酸或憐酸。所述盐酸质量分数37%。所述憐酸质量分数98%。
[0013] 实施例1 一种水体重金属离子凹凸棒吸附剂，包括如下步骤： A、 酸化 W凹凸棒石粘±为原料，凹凸棒石粘±、水和硫酸按重量份进行配制，凹凸棒石粘±45 份、水35份、质量分数98%硫酸0.5份，将质量分数98%硫酸稀释在水中，硫酸稀释后喷洒在凹 凸棒石粘±上，揽拌均匀后堆放2地； B、 粉碎 将酸化后的凹凸棒石粘±进行粉碎处理； C、 筛分 粉碎的凹凸棒石粘±进行筛分，按颗粒粒径分为小于0.1mm、0.1-0.3mm、0.3-0.5mm和 0.5-lmm的四种规格； D、 赔烧 四种规格的凹凸棒石粘上分别赔烧，经过450°C赔烧化，料球脱水固化后自然冷却至常 溫得到四种规格成品。
[0014] 实施例2 一种水体重金属离子凹凸棒吸附剂，包括如下步骤： A、 酸化 W凹凸棒石粘±为原料，凹凸棒石粘±、水和盐酸按重量份进行配制，凹凸棒石粘±60 份、水40份、质量分数37%盐酸1份，将质量分数37%盐酸稀释在水中，硫酸稀释后喷洒在凹凸 棒石粘±上，揽拌均匀后堆放60h; B、 粉碎 将酸化后的凹凸棒石粘±进行粉碎处理； C、 筛分 粉碎的凹凸棒石粘±进行筛分，按颗粒粒径分为小于0.1mm、0.1-0.3mm、0.3-0.5mm和 0.5-lmm的四种规格； D、 赔烧 四种规格的凹凸棒石粘上分别赔烧，经过550°C赔烧化，料球脱水固化后自然冷却至常 溫得到四种规格成品。
[001引实施例3 一种水体重金属离子凹凸棒吸附剂，包括如下步骤： A、酸化 W凹凸棒石粘±为原料，凹凸棒石粘±、水和憐酸按重量份进行配制，凹凸棒石粘±65 份、水50份、质量分数98%憐酸2份，将质量分数98%憐酸稀释在水中，硫酸稀释后喷洒在凹凸 棒石粘±上，揽拌均匀后堆放72h; B、 粉碎 将酸化后的凹凸棒石粘±进行粉碎处理； C、 筛分 粉碎的凹凸棒石粘±进行筛分，按颗粒粒径分为小于0.1mm、0.1-0.3mm、0.3-0.5mm和 0.5-lmm的四种规格； D、 赔烧 四种规格的凹凸棒石粘上分别赔烧，经过550°C赔烧化，料球脱水固化后自然冷却至常 溫得到四种规格成品。
[0016]将实每种施例的四种规格成品混合在一起进行水体重金属离子吸收试验。测试实 施例1-3对重金属离子吸收率，具体重金属离子吸收率如表1所示，表1证明，无机酸改性后 的凹凸棒石对水中的无机阳离子吸附能力大大增强，可用来处理含重金属离子的水。
表1。
【主权项】
1. 一种水体重金属离子凹凸棒吸附剂，其特征在于包括如下步骤： A、 酸化 以凹凸棒石粘土为原料，凹凸棒石粘土、水和硫酸按重量份进行配制，凹凸棒石粘土 45-65份、水35-50份、质量分数98%硫酸0.5-2份，将质量分数98%硫酸稀释在水中，硫酸稀释 后喷洒在凹凸棒石粘土上，搅拌均匀后堆放24-72h; B、 粉碎 将酸化后的凹凸棒石粘土进行粉碎处理； C、 筛分 粉碎的凹凸棒石粘土进行筛分，按颗粒粒径分为小于0.lmm、0.1-0.3mm、0.3-0.5mm和 0.5-lmm的四种规格； D、 火首烧 四种规格的凹凸棒石粘土分别焙烧，经过450-550°C焙烧l_2h，料球脱水固化后自然冷 却至常温得到四种规格成品。2. 根据权利要求1所述的一种水体重金属离子凹凸棒吸附剂，其特征在于所述硫酸替 换为盐酸或磷酸。3. 根据权利要求2所述的一种水体重金属离子凹凸棒吸附剂，其特征在于所述盐酸质 量分数37%。4. 根据权利要求2所述的一种水体重金属离子凹凸棒吸附剂，其特征在于所述磷酸质 量分数98%。
【专利摘要】本发明涉及水体吸附材料，特别是一种水体重金属离子凹凸棒吸附剂。本发明将凹凸棒石粘土酸化处理后，进行焙烧形成凹凸棒吸附材料，此种凹凸棒吸附材料的被烧固化成型温度控制在550℃以内，确保不破坏凹凸棒土的晶体形态和不改变其理化性能；凹凸棒土是一种廉价易得的无机矿物材料，为含水的层链状镁质硅酸盐矿物。凹凸棒石晶体呈毛发状或纤维状，在电子显微镜下呈长柱状或针状，白、灰、浅绿或浅褐色，在原子力学显微镜下呈纤维状；凹凸棒石内部有很多孔道，孔道截面大约0.38nm×0.63nm。凹凸棒土比表面积较大，具有较强的吸附能力，在废水处理中引起愈来愈多的重视，改性凹凸棒石在废水处理中的用途更广。
【IPC分类】C02F1/28, B01J20/12, C02F1/62
【公开号】CN105435735
【申请号】CN201510799167
【发明人】陶玲, 任珺, 张锋杰, 李伊娜, 缑栋栋
【申请人】兰州坤仑环保科技有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年11月19日