本發明涉及工業污水治理領域，尤其涉及處理含鋅廢水的改性蒙脫土吸附劑制備技術。
背景技術：
近年來，隨著工業領域發展，人們對于水資源的需求量逐漸增加，同時全球性的水環境污染問題也變得愈加突出。人類工業活動引起污水大量排放，導致地球表面水體中重金屬污染物濃度逐漸增大，嚴重威脅到人類的生存與生活環境。尤其是某些活性較高的重金屬離子污水，例如含鋅廢水的處理問題，由于其治理難度大、效果差、成本高，引起了社會民眾及眾多專家的高度關注，已經成為工業污水治理領域必須攻克的一大技術難題。
目前含鋅廢水的鋅離子濃度已經處在一個較低的水平，常用的去除鋅離子措施有化學沉淀法、離子交換法、活性炭吸附等方法，但這些技術存在處理效率低、經濟效益低等缺點。經過數十年的技術沉淀，礦物材料的污染物吸附性能逐漸被人們發現，礦物吸附劑因為其儲量豐富、成本低廉、對環境影響小等優點備受關注，有關礦物吸附劑用于含鋅污水處理控制的研究也逐漸成為熱點。其中，蒙脫土因為其較高的比表面積、較大的孔隙率以及性質穩定、成本低廉等特性，被作為一種優良的吸附材料而得到廣泛的研究。蒙脫土本身的鋅離子吸附性能并不高，但是對其進行特定的改性之后，其鋅離子吸附性能可大幅增加。目前有關蒙脫土的無機、有機改性來增加其對特定污染物吸附性能的研究已經非常廣泛，但是對于通過改性來實現其對含鋅廢水的處理能力提升，還未有太多研究，因此將蒙脫土應用于含鋅廢水處理，往往不能達到好的處理效果。采用新技術將蒙脫土進行適當的改性，來提高其鋅離子吸附性能，對于含鋅廢水的處理可發揮重要作用。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種處理含鋅廢水的改性蒙脫土吸附劑制備方法。
本發明是一種處理含鋅廢水的改性蒙脫土吸附劑制備方法，包括以下操作步驟：
（1）蒙脫土懸濁液的制備：通過沖洗、烘干、粉碎、過篩等預處理措施將蒙脫土提純為100～150目的細粉狀材料，并與蒸餾水按固液質量比為0.1～0.2配制成蒙脫土懸濁液；
（2）FN插層劑的制備：將1mol/L硝酸鐵溶液、1mol/L氫氧化鈉溶液按以下比例混合均勻：1mol/L硝酸鐵溶液10～12mL、1mol/L氫氧化鈉溶液20～25mL；
（3）FN插層劑的無機改性：在60～80℃恒溫條件下，將步驟（1）中配制的蒙脫土懸濁液及步驟（2）中配制的FN插層劑，按5:1～3:1的比例混合均勻，充分攪拌并超聲分散15～20分鐘，使蒙脫土懸濁液充分改性；
（4）FN插層蒙脫土的提純：將步驟（3）中得到的FN插層改性蒙脫土懸濁液經離心、沉淀后，采用無水乙醇清洗，多次重復離心、沉淀、清洗過程直至溶液PH值低于8.0，之后于60～80℃下進行低溫干燥，得到純凈的FN插層蒙脫土粉末；
（5）SDS插層劑的制備：在常溫條件下，將十二烷基硫酸鈉（SDS）、1mol/L硝酸和無水乙醇，按以下比例混合均勻：十二烷基硫酸鈉20～25g，1mol/L硝酸10～12mL，無水乙醇10～12mL；
（6）SDS插層劑的有機改性：將步驟（4）中提純得到的FN插層蒙脫土粉末與蒸餾水按固液質量比為0.1～0.2配制成FN插層蒙脫土懸濁液，并與步驟（5）中制備的SDS插層劑按8:1～5:1的比例混合均勻，充分攪拌并超聲分散15～20分鐘，使FN插層蒙脫土懸濁液二次改性；
（7）PAM絮凝劑的制備：將聚丙烯酰胺、1mol/L硝酸和蒸餾水在常溫條件下，按以下比例混合均勻：聚丙烯酰胺5～10g，1mol/L硝酸10～12mL，蒸餾水100～120mL；
（8）SDS插層蒙脫土的提純：在步驟（6）中得到的SDS插層改性蒙脫土懸濁液中滴加0.5%～0.8%的PAM絮凝劑，快速攪拌均勻后進行高速離心、過濾，將過濾的濾渣用去離子水清洗至中性，之后于60～80℃下進行低溫干燥，得到純凈的SDS插層蒙脫土粉末；
（9）將步驟（8）制得的SDS插層蒙脫土粉末在450～550℃下高溫焙燒30～45分鐘，制得改性蒙脫土吸附劑。
本發明可達到相當的技術進步性及實用性，并具有產業上的廣泛利用價值，其至少具有下列優點：
（1）本發明提供了一種處理含鋅廢水的改性蒙脫土吸附劑制備方法，以蒙脫土為基礎吸附劑經過兩次改性處理，得到改性蒙脫土吸附劑，對工業廢水中含鋅廢水的鋅離子具有較高的吸附性。
（2）本發明原料廣泛、環保性好、成本低廉，且制備工藝簡單，能夠明顯降低工業成本，符合污水治理產業發展要求，具有較高的產業利用價值。
具體實施方式
本發明提供了一種處理含鋅廢水的改性蒙脫土吸附劑制備方法，在技術上有明顯的進步性，并具有顯著的有益效果，是一種新穎、進步、有效的新技術。有關本發明的前述及其他技術內容、特點及功效，將在以下具體進行說明。通過具體實施方式的說明，當可對本發明為達成預定目的所采取的技術手段及功效得以更加深入且具體的了解，然而所附實施例僅是提供參考與說明之用，并非用來對本發明加以限制。
本發明提供了一種處理含鋅廢水的改性蒙脫土吸附劑制備方法，以蒙脫石為基礎吸附劑，先對蒙脫石進行無機改性，得到FN插層蒙脫土，再進行有機改性及絮凝、提純，得到純凈的SDS插層蒙脫土粉末，經過高溫焙燒后，制得改性蒙脫土吸附劑。利用該方法獲得的改性蒙脫土吸附劑對含鋅廢水中鋅離子的去除率可達到88.0％以上。
本發明一種處理含鋅廢水的改性蒙脫土吸附劑制備方法，包括以下操作步驟：
（1）蒙脫土懸濁液的制備：通過沖洗、烘干、粉碎、過篩等預處理措施將蒙脫土提純為100～150目的細粉狀材料，并與蒸餾水按固液質量比為0.1～0.2配制成蒙脫土懸濁液；
（2）FN插層劑的制備：將1mol/L硝酸鐵溶液、1mol/L氫氧化鈉溶液按以下比例混合均勻：1mol/L硝酸鐵溶液10～12mL、1mol/L氫氧化鈉溶液20～25mL；
（3）FN插層劑的無機改性：在60～80℃恒溫條件下，將步驟（1）中配制的蒙脫土懸濁液及步驟（2）中配制的FN插層劑，按5:1～3:1的比例混合均勻，充分攪拌并超聲分散15～20分鐘，使蒙脫土懸濁液充分改性；
（4）FN插層蒙脫土的提純：將步驟（3）中得到的FN插層改性蒙脫土懸濁液經離心、沉淀后，采用無水乙醇清洗，多次重復離心、沉淀、清洗過程直至溶液PH值低于8.0，之后于60～80℃下進行低溫干燥，得到純凈的FN插層蒙脫土粉末；
（5）SDS插層劑的制備：在常溫條件下，將十二烷基硫酸鈉（SDS）、1mol/L硝酸和無水乙醇，按以下比例混合均勻：十二烷基硫酸鈉20～25g，1mol/L硝酸10～12mL，無水乙醇10～12mL；
（6）SDS插層劑的有機改性：將步驟（4）中提純得到的FN插層蒙脫土粉末與蒸餾水按固液質量比為0.1～0.2配制成FN插層蒙脫土懸濁液，并與步驟（5）中制備的SDS插層劑按8:1～5:1的比例混合均勻，充分攪拌并超聲分散15～20分鐘，使FN插層蒙脫土懸濁液二次改性；
（7）PAM絮凝劑的制備：將聚丙烯酰胺、1mol/L硝酸和蒸餾水在常溫條件下，按以下比例混合均勻：聚丙烯酰胺5～10g，1mol/L硝酸10～12mL，蒸餾水100～120mL；
（8）SDS插層蒙脫土的提純：在步驟（6）中得到的SDS插層改性蒙脫土懸濁液中滴加0.5%～0.8%的PAM絮凝劑，快速攪拌均勻后進行高速離心、過濾，將過濾的濾渣用去離子水清洗至中性，之后于60～80℃下進行低溫干燥，得到純凈的SDS插層蒙脫土粉末；
（9）將步驟（8）制得的SDS插層蒙脫土粉末在450～550℃下高溫焙燒30～45分鐘，制得改性蒙脫土吸附劑。
作為優選，步驟（2）中，FN插層劑在制備過程中，將硝酸鐵溶液在5分鐘內勻速加入到氫氧化鈉溶液中，并充分攪拌均勻，控制加入時的溫度為60～80℃；
作為優選，步驟（5）中，SDS插層劑在制備過程中，將十二烷基硫酸鈉緩慢加入到硝酸中，溶解均勻后，將二者的混合溶液在5分鐘內勻速加入到無水乙醇中，并充分攪拌均勻，控制加入時的溫度為20～25℃；
作為優選，步驟（7）中，PAM絮凝劑在制備過程中，將聚丙烯酰胺緩慢加入到蒸餾水中，溶解均勻后，將二者的混合溶液在5分鐘內勻速加入到硝酸中，并控制加入時的溫度為20～25℃。
實施例1：
對蒙脫土進行清洗、烘干、粉碎、過篩，選擇粒徑140～150 目的蒙脫石細粉材料，將該蒙脫石用蒸餾水制成固液質量比為0.1～0.2的懸濁液；用硝酸鐵溶液、氫氧化鈉溶液制備FN插層劑，在60℃恒溫條件下，加入到蒙脫土懸濁液中進行無機改性；將FN插層改性蒙脫土懸濁液經離心、沉淀、清洗進行提純后，與蒸餾水按固液質量比為0.1～0.2配制成FN插層蒙脫土懸濁液；用十二烷基硫酸鈉、硝酸和無水乙醇制備SDS插層劑，加入到FN插層蒙脫土懸濁液中進行二次有機改性；用聚丙烯酰胺、硝酸和蒸餾水制備PAM絮凝劑，加入到SDS插層改性蒙脫土懸濁液中，快速攪拌、離心、過濾，并經清洗、干燥后在500℃下高溫焙燒45分鐘，制得改性蒙脫土吸附劑。
本實施例中的廢水采用硫酸鋅和去離子水配制而成的硫酸鋅溶液，通過檢測后，其鋅離子含量為465.14 mg·L-1。
利用該方法得到的改性蒙脫土吸附劑對上述含鋅廢水（硫酸鋅溶液）中鋅離子的去除率為88.0％。
實施例2：
對蒙脫土進行清洗、烘干、粉碎、過篩，選擇粒徑100～115 目的蒙脫石細粉材料，將該蒙脫石用蒸餾水制成固液質量比為0.1～0.2的懸濁液；用硝酸鐵溶液、氫氧化鈉溶液制備FN插層劑，在60℃恒溫條件下，加入到蒙脫土懸濁液中進行無機改性；將FN插層改性蒙脫土懸濁液經離心、沉淀、清洗進行提純后，與蒸餾水按固液質量比為0.1～0.2配制成FN插層蒙脫土懸濁液；用十二烷基硫酸鈉、硝酸和無水乙醇制備SDS插層劑，加入到FN插層蒙脫土懸濁液中進行二次有機改性；用聚丙烯酰胺、硝酸和蒸餾水制備PAM絮凝劑，加入到SDS插層改性蒙脫土懸濁液中，快速攪拌、離心、過濾，并經清洗、干燥后在500℃下高溫焙燒45分鐘，制得改性蒙脫土吸附劑。
本實施例中的廢水采用硫酸鋅和去離子水配制而成的硫酸鋅溶液，通過檢測后，其鋅離子含量為465.14 mg·L-1。
利用該方法得到的改性蒙脫土吸附劑對上述含鋅廢水（硫酸鋅溶液）中鋅離子的去除率為92.5％。
實施例3：
對蒙脫土進行清洗、烘干、粉碎、過篩，選擇粒徑100～115 目的蒙脫石細粉材料，將該蒙脫石用蒸餾水制成固液質量比為0.1～0.2的懸濁液；用硝酸鐵溶液、氫氧化鈉溶液制備FN插層劑，在80℃恒溫條件下，加入到蒙脫土懸濁液中進行無機改性；將FN插層改性蒙脫土懸濁液經離心、沉淀、清洗進行提純后，與蒸餾水按固液質量比為0.1～0.2配制成FN插層蒙脫土懸濁液；用十二烷基硫酸鈉、硝酸和無水乙醇制備SDS插層劑，加入到FN插層蒙脫土懸濁液中進行二次有機改性；用聚丙烯酰胺、硝酸和蒸餾水制備PAM絮凝劑，加入到SDS插層改性蒙脫土懸濁液中，快速攪拌、離心、過濾，并經清洗、干燥后在550℃下高溫焙燒45分鐘，制得改性蒙脫土吸附劑。
本實施例中的廢水采用硫酸鋅和去離子水配制而成的硫酸鋅溶液，通過檢測后，其鋅離子含量為465.14 mg·L-1。
利用該方法得到的改性蒙脫土吸附劑對上述含鋅廢水（硫酸鋅溶液）中鋅離子的去除率為95.3％。
上述本發明的制備方法，對于現今污水處理行業的技術人員來說具有較多可取之處，是一種技術創新，確實具有技術進步性。
以上所述，僅是披露本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何形式上的限制，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許變動或修飾等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。