一種改性蛭石除汞吸附劑及其制備方法與應(yīng)用
【專利說明】—種改性蛭石除汞吸附劑及其制備方法與應(yīng)用
[0001]發(fā)明名稱
[0002]一種改性蛭石除汞吸附劑及其制備方法與應(yīng)用1
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改性蛭石除汞吸附劑及其制備方法與應(yīng)用。
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【背景技術(shù)】
[0004]中國是汞消費(fèi)和生產(chǎn)大國，汞污染的來源有很多種途徑，其中燃煤、氯堿制造、有色金屬冶煉、電子垃圾處理、水泥生產(chǎn)、電池、電解等行業(yè)都會向環(huán)境中排放大量的含汞污染物，汞污染日益嚴(yán)重，對環(huán)境和人類造成了重大的威脅。汞及其衍生物有機(jī)汞，因具有易遷移性、持久性、高生物毒性和高度的生物富集性等特性，作為一種非常嚴(yán)重的有毒污染物受到了全球的極大關(guān)注。汞能在食物鏈和大氣中持久存在，對人體的毒害巨大，其作用包括腎臟毒性、神經(jīng)毒性、生殖毒性、心血管毒性以及免疫系統(tǒng)毒性等，所以汞污染必須嚴(yán)加控制。目前常見的除汞廢水方法有化學(xué)沉淀法、還原法、離子交換樹脂法、吸附法等，其中吸附法由于其操作簡便、價格低廉、效率高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用，所以尋找一種性能良好的吸附劑是關(guān)鍵。
[0005]非金屬礦物作為實(shí)際應(yīng)用的吸附劑之一，已逐步得到應(yīng)用，并成為當(dāng)前研究和開發(fā)的熱點(diǎn)之一。一些粘土礦物如膨潤土、硅藻土、沸石等具有價格低廉、儲量豐富的特點(diǎn)，已被用于廢水的處理。蛭石吸附作用的研究報道也較多。蛭石是一類特殊的含水層狀硅酸鹽礦物，具有比表面積大、吸附性能好、離子交換能力強(qiáng)、儲量豐富、成本低廉等特點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用于重金屬廢水處理、食用油精制脫色、石油凈化、污水處理等方面。蛭石礦物也是我國的優(yōu)勢非金屬礦種，其礦床儲量通常是大型和超大型的，其礦物也相對較純，蛭石的選礦及提純都比較容易，因此鑒于其具有比表面積大、離子交換能力強(qiáng)、吸附性能好、儲量豐富、來源廣泛、成本低廉、處理工藝相對簡單等特點(diǎn)，開展蛭石礦物作吸附劑的研究具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0006]原蛭石的吸附能力有限，所以研究者們致力于蛭石的改性，以提高蛭石的吸附性能。蛭石常見的改性方法有酸改性、化學(xué)改性、熱改性、有機(jī)改性等。常用的熱改性方法有馬弗爐煅燒、微波加熱等，其中馬弗爐煅燒較難控制溫度，操作不方便，所以微波加熱由于其具有加熱時間短、效率高、容易控制等優(yōu)點(diǎn)被逐漸關(guān)注?；瘜W(xué)改性劑中，雙氧水能使蛭石達(dá)到很好的膨脹效果，其膨脹機(jī)理是當(dāng)蛭石晶層層間域中的過氧化氫分子在分解過程中會產(chǎn)生氧氣壓力，使蛭石結(jié)構(gòu)層解離膨脹。
[0007]殼聚糖是甲殼類動物殼的主要成分，并且是自然界中最豐富的生物聚合物之一。由于殼聚糖具有高氨基基團(tuán)，可以與重金屬離子發(fā)生螯合作用，所以對重金屬具有優(yōu)越的吸附能力，被廣泛應(yīng)用于重金屬廢水處理中。雖然殼聚糖對金屬離子的去除很有效，但是殼聚糖同樣具有許多缺點(diǎn)，比如密度小、沉降速度緩慢等，導(dǎo)致固體和液體分離困難，酸性溶液中容易損失，因此，單純用殼聚糖處理廢水是非常昂貴的。
[0008]本發(fā)明采用操作簡便的微波加熱法和雙氧水聯(lián)合改性技術(shù)對原蛭石進(jìn)行膨脹改性。首先，蛭石晶層層間域中的過氧化氫分子在分解過程中產(chǎn)生氧氣壓力使蛭石結(jié)構(gòu)層解離膨脹，再通過微波加熱使蛭石層間所形成的蒸汽壓增大，進(jìn)而導(dǎo)致膨脹倍數(shù)的進(jìn)一步增大，所以在雙氧水和微波雙重作用下，蛭石膨脹倍數(shù)更大，以增大蛭石比表面積和陽離子交換容量，提高吸附能力。在此基礎(chǔ)上，選擇效果良好的殼聚糖改性劑對膨脹蛭石進(jìn)行進(jìn)一步改性，將殼聚糖吸附到蛭石上，可以克服殼聚糖密度小等缺點(diǎn)，同時發(fā)揮其氨基可以和汞離子發(fā)生螯合作用的優(yōu)勢，從而更加增強(qiáng)改性蛭石對汞離子的去除。所以用本發(fā)明的改性蛭石作為除汞吸附劑具有廣闊的應(yīng)用前景。
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于針對含汞廢水對人體和環(huán)境會造成巨大危害，并且活性炭類除汞吸附劑價格昂貴等缺點(diǎn)，提供一種價格低廉、制備工藝簡單、吸附性能優(yōu)異的改性蛭石除汞吸附劑的制備方法。
[0010]本發(fā)明的另一目的在于提供一種改性蛭石除汞吸附劑在去除含汞廢水中的應(yīng)用。
[0011]本發(fā)明是將篩選出的原蛭石先進(jìn)行膨脹改性，通過雙氧水改性和微波改性使其達(dá)到最大膨脹效果，以增加蛭石比表面積和吸附性能，再將膨脹蛭石用殼聚糖進(jìn)行進(jìn)一步改性，更進(jìn)一步提高蛭石的除汞性能。本發(fā)明的吸附劑由于具有膨脹蛭石本身的離子交換性能，達(dá)到對汞離子的吸附，再加上殼聚糖上氨基對汞離子的進(jìn)一步螯合作用，雙重作用下能夠?qū)x子達(dá)到很好地去除，并且去除速度快、效率高、除汞范圍廣泛，無論對高濃度的含汞廢水還是微量、痕量含汞廢水都能得到有效去除，達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明的除汞吸附劑具有價格低廉、制備工藝簡單、吸附性能優(yōu)異等特點(diǎn)，具有很大的應(yīng)用前景。
[0012]本發(fā)明一種除汞用的改性蛭石吸附劑的制備方法以下技術(shù)實(shí)施:
[0013]1.發(fā)明中以蛭石為原料，篩選出來的蛭石大小為:蛭石厚度為0.6-lmm、粒徑為7-8_，用蒸餾水洗滌后烘干，備用。
[0014]2.將I中的蛭石用固液比為1: 10的25%雙氧水浸泡后攪拌混勻，在80°C下加熱保溫至無液體殘留，取出后用微波高火加熱l_2min，然后磨細(xì)至小于100目備用。
[0015]3.取一定量殼聚糖以固液比為1: 1000-1: 200溶于體積分?jǐn)?shù)為I %的醋酸溶液中，使其緩慢充分溶解，制得殼聚糖溶液。將2中的蛭石按固液比為1: 10加入到殼聚糖溶液中，充分浸潤，于50°C下加熱2h，過程中不斷攪拌。反應(yīng)完畢，將混合物烘干后研磨開，制得殼聚糖負(fù)載量為0.01g/g-0.05g/g的改性蛭石吸附劑。
[0016]本發(fā)明的改性蛭石吸附劑主要應(yīng)用于含汞廢水的汞離子去除，其應(yīng)用主要步驟如下:
[0017]將制備好的殼聚糖改性蛭石吸附劑按比例加入到含汞廢水中，攪拌吸附一定時間后過濾，上層清液汞離子含量達(dá)標(biāo)后排放。
[0018]上述改性蛭石除汞應(yīng)用中，含汞廢水中汞離子濃度范圍廣泛,可以是高濃度汞廢水,也可以是低汞或痕量汞廢水；含汞廢水中水體pH范圍在6-7 ;含汞廢水中水體溫度為室溫。
[0019]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于將蛭石先用雙氧水和微波聯(lián)合技術(shù)對蛭石進(jìn)行膨脹改性，使其最大膨脹倍數(shù)可達(dá)到30-40倍，這一結(jié)果高于目前大多數(shù)文獻(xiàn)的報道。然后為了進(jìn)一步提高蛭石吸附效果，將殼聚糖作為改性劑再一次對膨脹蛭石進(jìn)行改性，在最優(yōu)吸附條件下，通過殼聚糖改性蛭石吸附劑吸附后的含汞廢水能達(dá)到國家允許的排放標(biāo)準(zhǔn)(0.05mg/L)。本發(fā)明的除汞吸附劑具有價格低廉、制備工藝簡單、吸附性能優(yōu)異等特點(diǎn)，并且吸附效率高，對吸附條件沒有特殊要求，即在室溫，PH為中性左右，吸附時間40min就能對含汞廢水得到很好地去除，適于實(shí)際應(yīng)用。
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【具體實(shí)施方式】
[0020]下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明一種改性蛭石除汞吸附劑及其制備方法與應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)說明。但本發(fā)明并不局限于舉出的實(shí)例。
[0021]實(shí)施例1
[0022]1.將原蛭石篩選出厚度為0.6-1_、粒徑為7-8_的蛭石樣品，用蒸餾水洗滌后烘干，備用。