一種重金屬污水復(fù)合吸附劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)保領(lǐng)域，具體涉及一種重金屬污水復(fù)合吸附劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 氣凝膠是一種分散介質(zhì)為氣體的凝膠材料，固體相和孔隙結(jié)構(gòu)均為納米量級(jí)。由 于其結(jié)構(gòu)上的獨(dú)特性，氣凝膠表現(xiàn)出很多獨(dú)特的性質(zhì)：氣凝膠是目前世界上密度最小的固 體材料，密度可低至0.002g · CHf3;氣凝膠是目前世界上熱導(dǎo)率最小的固體材料，室溫真空 熱導(dǎo)率可達(dá)到0.OOlW · πΓ1 · IT1;氧化娃氣凝膠的折射率在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào);氣凝膠的 獨(dú)特結(jié)構(gòu)和性質(zhì)使得其在很多領(lǐng)域表現(xiàn)出很好的應(yīng)用價(jià)值。
[0003] 在我國(guó)經(jīng)濟(jì)和工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展過(guò)程中，帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越受到重視，污 水處理材料已經(jīng)成為污水處理技術(shù)中的重要組成部分，同樣受到各個(gè)領(lǐng)域的關(guān)注；而目前 用于污水處理的氣凝膠材料的種類(lèi)缺乏，大大限制了污水處理材料的選擇，因此，開(kāi)發(fā)一種 適用于污水處理的具有對(duì)廢水中重金屬離子吸附效率好，吸附量大，力學(xué)性能優(yōu)異的氣凝 膠材料，對(duì)豐富污水處理材料，促進(jìn)污水處理的發(fā)展具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的：提供一種重金屬污水復(fù)合吸附劑，其對(duì)廢水中重金屬離子吸附效率 好，吸附量大，而且結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，生產(chǎn)成本低廉，應(yīng)用范圍廣闊，為污水處理提供更多的選擇。
[0005] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案:為了解決上述問(wèn)題，提供了一種重金屬污水復(fù)合吸附劑， 由以下原料以重量份為單位組成：沸石20-30;間苯二酚20-24;三苯基膦0.5-0.9;糠醛8-12;腐殖酸1.0-2.0;三乙烯二胺0.8-1.2;甲基纖維素3.0-5.0;十二烷基磺酸鈉2.0-4.0;石 墨稀納米層/Μη02復(fù)合物3.0~6.0;殼聚糖-石墨稀復(fù)合材料5.0~10.0。
[0006] 優(yōu)選的，用于污水處理的復(fù)合吸附劑，由以下原料以重量份為單位組成：沸石25; 間苯二酚22;三苯基膦0.7;糠醛10;腐殖酸1.5;三乙烯二胺1.0;甲基纖維素4.0;十二烷基 磺酸鈉3.0;石墨烯納米層/Μη02復(fù)合物5.0;殼聚糖-石墨烯復(fù)合材料8.0。
[0007] 上述的一種重金屬污水復(fù)合吸附劑的制備方法，包括以下步驟：
[0008] 步驟1:將沸石經(jīng)由回轉(zhuǎn)窯煅燒l_2h，煅燒溫度為700°C，回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速為5-10rpm;煅 燒后自然冷卻至室溫備用；
[0009] 步驟2:將步驟1中得到的煅燒后的沸石進(jìn)行碾磨粉碎，粉碎過(guò)篩至200目；
[0010] 步驟3:將間苯二酚、三苯基膦、糠醛、腐殖酸和三乙烯二胺加入到去離子水中，在 加熱溫度為7 0 °C下進(jìn)行攪拌混合，攪拌轉(zhuǎn)速9 0 Or pm，攪拌時(shí)間I Om i η;
[0011] 步驟4:將步驟2得到的沸石粉末和甲基纖維素加入步驟3得到的混合溶液中，一邊 加入一邊攪拌，其中加熱溫度控制在60 °C -70 °C之間，攪拌轉(zhuǎn)速1000 rpm，攪拌時(shí)間15min;
[0012] 步驟5:將十二烷基磺酸鈉加入步驟4得到的混合液中，在溫度65°C_70°C之間進(jìn)行 超聲攪拌，攪拌時(shí)間3 Om i η;
[0013] 步驟6:將步驟5得到的均勻混合液在-HTC溫度下、紫外光的照射下進(jìn)行冷凍凝 膠;將得到的冷凍凝膠在30°C下融化，溶化后再次在-10°C溫度下、紫外光的照射下進(jìn)行冷 凍凝膠；
[0014] 步驟7:將步驟6得到的凝膠在溫度25°C下，用二甲基甲醇進(jìn)行溶劑交換，交換后的 凝膠在氮?dú)猸h(huán)境下進(jìn)行干燥，干燥溫度為40°C，得到凝膠料塊；
[0015] 步驟8:將石墨烯納米層/Mn02復(fù)合物和殼聚糖-石墨烯復(fù)合材料加入其質(zhì)量10倍 的去離子水中，超聲波震動(dòng)10~20分鐘后將石墨烯納米層/Mn02復(fù)合物和殼聚糖-石墨烯復(fù) 合材料從去離子水中撈出并烘干，得到混合物A;
[0016] 步驟9:將步驟7得到的凝膠料塊和步驟8得到的混合物A進(jìn)行粉碎，密封包裝既得 重金屬污水復(fù)合吸附劑。
[0017] 優(yōu)選的一種重金屬污水復(fù)合吸附劑，還包括交聯(lián)累托石3.0~7.0重量份。
[0018] 上述步驟8具體為將交聯(lián)累托石、石墨烯納米層/Mn02復(fù)合物和殼聚糖-石墨烯復(fù) 合材料加入其質(zhì)量10倍的去離子水中，超聲波震動(dòng)10~20分鐘后將交聯(lián)累托石、石墨烯納 米層/Mn02復(fù)合物和殼聚糖-石墨烯復(fù)合材料從去離子水中撈出并烘干，得到混合物A。
[0019] 優(yōu)選的一種重金屬污水復(fù)合吸附劑，其特征是:還包括括膨潤(rùn)土3.0~7.0重量份。 [0020] 上述步驟8具體為將膨潤(rùn)土、石墨烯納米層/Mn02復(fù)合物和殼聚糖-石墨烯復(fù)合材 料加入其質(zhì)量10倍的去離子水中，超聲波震動(dòng)10~20分鐘后將膨潤(rùn)土、石墨烯納米層/Mn02 復(fù)合物和殼聚糖-石墨烯復(fù)合材料從去離子水中撈出并烘干，得到混合物A。
[0021] 石墨烯納米層(GNS)/Mn02復(fù)合物(GNS/Mn02)在去除污水中的重金屬離子效果好， 去除廢水中Ni2+、Pb2+和Cu2+三種重金屬離子的效果更佳，GNS作為載體，增大了吸附劑的 比表面積，Mn02起主要的吸附作用，5次重復(fù)使用之后，GNS/Mn02的吸附能力還能恢復(fù)到 91%，有很好的再生能力。
[0022] 殼聚糖-石墨烯復(fù)合材料具有較大的比表面積和獨(dú)特的介孔結(jié)構(gòu)，殼聚糖-石墨烯 復(fù)合材料的雙倍螺旋結(jié)構(gòu)、殼聚糖和石墨烯之間的靜電作用、氫鍵作用和范德華力都增強(qiáng) 了對(duì)金屬離子的去除能力。
[0023] 交聯(lián)累托石是利用累托石粘土的陽(yáng)離子交換性能，選擇交聯(lián)劑如聚合羥基金屬陽(yáng) 離子或者氧化物等，使累托石粘土可膨脹間層被交聯(lián)劑柱撐開(kāi)而獲得更大的層間距，改善 天然累托石的性能。交聯(lián)累托石結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不發(fā)生膨脹，具有較大的比表面積、離子交換容 量和微孔孔徑而且具有熱穩(wěn)定性好、表面酸性強(qiáng)等特點(diǎn)，吸附能力增大70%以上，具有較大 的層厚度，是一種性能優(yōu)異的催化劑和吸附劑。
[0024] 膨潤(rùn)土 (bentonite)是一種以蒙脫石(montmori Ilonite)為主要成分的粘土礦物。 其化學(xué)成分為鋁硅酸鹽，化學(xué)式為A1203 · 4Si02 · 3H20。微觀(guān)結(jié)構(gòu)的單位晶胞由兩個(gè)Si20 四面體晶片和它們之間夾著的一個(gè)A120或A120H八面體晶片組成，膨潤(rùn)土具有較強(qiáng)的吸附 性和尚子交換性。
[0025]本發(fā)明的原理:氣凝膠的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)孔洞較小，毛細(xì)管作用明顯，在應(yīng)用過(guò)程中 氣液界面張力容易使孔洞結(jié)構(gòu)坍塌，干燥之后收縮明顯;沸石是一種含水的鈣、鈉以及鋇、 鉀的鋁硅酸鹽礦物，其獨(dú)特的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由硅氧四面體和替代的鋁氧四面體為基本結(jié)構(gòu)單 元，而硅氧四面體和鋁氧四面體再逐級(jí)組成單元環(huán)、雙元環(huán)、多元環(huán)、籠構(gòu)成主要為三維空 間架狀構(gòu)造的結(jié)晶多面體，在沸石晶體內(nèi)部存在著大量的排列有序、大小均勻、彼此貫通并 與外界相連的孔穴和孔道;利用沸石孔徑大、孔隙率高和結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的特點(diǎn)，以沸石為載體， 結(jié)合氣凝膠三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的吸附量大、吸附效率高的有點(diǎn)，克服了氣凝膠結(jié)構(gòu)易塌陷、孔徑 小的缺點(diǎn)，制備出吸附量大，吸附效率好，而且結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的污水處理復(fù)合材料;另外通過(guò)改 性后腐殖酸對(duì)重金屬離子具備很強(qiáng)的絡(luò)合能力，增強(qiáng)復(fù)合材料對(duì)重金屬離子的吸附能力， 同時(shí)在制備過(guò)程中，通過(guò)冷凍凝膠處理，穩(wěn)固氣凝膠的結(jié)構(gòu)，提高了制得的用于污水處理的 高吸附復(fù)合吸附劑的吸附分離能力，降低了生產(chǎn)成本。
[0026] 本發(fā)明突出特點(diǎn)和有益效果在于：
[0027] (1)本發(fā)明的用于污水處理的氣凝膠材料孔徑大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，易于對(duì)污水中的重金 屬離子的吸附；（2)本發(fā)明的用于污水處理的氣凝膠材料對(duì)污水中重金屬離子吸附效率好， 吸附量大；（3)本發(fā)明用于污水處理的氣凝膠材料的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，安全環(huán)保，具 有較高的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面根據(jù)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明，以下所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí) 施方式，在