一種含汞廢水中汞離子吸附劑及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及廢水處理技術領域，尤其是涉及一種含汞廢水中汞離子吸附劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002]汞是有嚴重污染的重金屬，對環境以及人類健康都有危害。含汞廢水主要來源于有色金屬冶煉廠、儀表廠和某些化工廠等。目前，國內對含汞廢水的治理方法進行了許多研宄，如離子交換法、活性炭吸附法、氧化還原法、硫化物沉淀法等，但這些方法受生產原料所限，而且處理費用很高，難以推廣應用。
[0003]例如，申請公布號CN101704572A，申請公布日2010.05.12的中國專利公開了一種含汞廢水的處理方法，該方法包括:(I)將黃鐵礦粉碎成150~300目的黃鐵礦粉；(2)將步驟(I)所得到的黃鐵礦粉按1:3~1:30的重量比加入含汞的廢水中，在常溫下攪拌30~120分鐘；(3)將步驟(2)所得的溶液靜置1~4小時后，排放沉淀物上清液。該方法中以黃鐵礦粉為沉淀劑，通過加入黃鐵礦粉使汞離子形成難容的HgS從廢水中沉淀出來，再通過Fe(OH)3的絮凝作用將沉淀凝結成團去除。采用黃鐵礦粉作為沉淀劑的不足之處在于:(I)起始環境必須為酸性環境(pH=l~2)，以保證黃鐵礦(Fe2S/FeS)的溶解，操作條件較為嚴格，不利于實際操作和推廣應用；(2)若黃鐵礦粉中所含的碳酸鹽含量過低，還必須在攪拌時添加碳酸鹽將溶液的PH值調整至6~7以保證鐵產生絮凝沉淀，使用穩定性與沉淀效果差，使用非常不便，易造成二次污染；(3)必須嚴格控制黃鐵礦粉的加入量，否則過量的S2-不僅會造成水體貧氧，增加水體的C0D，還能與HgS沉淀生成可溶性絡陰離子[HgS2]2_，降低汞的去除率，不易操作。
【發明內容】
[0004]本發明是為了解決現有技術的含汞廢水中汞離子沉淀劑使用穩定性差，使用非常不便的問題，提供了一種配伍科學合理，使用方便，吸附效果好，汞離子去除率高的含汞廢水中汞離子吸附劑。
[0005]本發明還公開了一種含汞廢水中汞離子吸附劑的制備方法，工藝步驟簡單，可操作性強，適合大規模生產。
[0006]為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案:
一種含汞廢水中汞離子吸附劑，由以下質量百分比的組分組成:3~5%葡甘露聚糖，5-10%沸石負載納米T12，余量為改性高嶺土。葡甘露聚糖分子具有較大的表面區域，其表面富含不同孔徑的孔穴，可通過表面吸附去除Hg2+，其結構中還含有大量的活性官能團(羥基和乙酰基)，與金屬陽離子有較強的配位能力，可作為Hg2+的配體，形成螯合物，另外葡甘露聚糖分子還具有絮凝作用，可將沉淀物凝結成大塊絮狀物從而有利于去除；納米1102比表面積非常大，具有比一般的吸附材料更大的吸附容量，且對Hg2+具有很強的吸附能力，并且在較短的時間內即可達到吸附平衡，但是粉末狀的納米二氧化鈦顆粒細微，在水溶液中易于失活和團聚，會大大限制其作用的發揮，將納米二氧化鈦固定于沸石上，不僅可以保持其納米材料的固有特性，而且可以增強其穩定性，另外，沸石是一族具有連通孔道、呈架狀構造的含水鋁硅酸鹽礦物，特殊的晶體化學結構使沸石擁有高效選擇吸附性能，能有效吸附水中的Hg2+，從而能進一步提高本發明的吸附效果；改性高嶺土結構更為穩定，具有更大的比表面積和孔隙度，對Hg2+的吸附能力大大提高。本發明的含汞廢水中汞離子吸附劑配伍合理，通過各組分之間的協同配合，吸附效果好，汞離子去除率高，采用本發明的含汞廢水中汞離子吸附劑處理含汞廢水后，廢水可直接排放，不會造成二次污。
[0007]作為優選，所述沸石負載納米T12通過以下步驟制得:
(I)沸石預處理:將沸石置于0.lmol/L的HCl溶液中充分攪拌30~60min后，靜置24~26h，過濾；將過濾得到的沸石加入蒸餾水中煮沸l~2h后，用蒸餾水清洗至洗液澄清；將沸石放入烘箱中于80~85°C烘烤2~3h，冷卻后待用。
[0008](2)制備T12溶膠:按體積比(5~6):(20~21):(9~10):(1~1.2)分別稱取鈦酸四丁酯、乙醇、乙酸和水，先將鈦酸四丁酯與占乙醇總體積1/3的乙醇混合，攪拌10~15min得溶液A，然后將蒸餾水、乙酸和剩余乙醇充分混合，得溶液B，最后在攪拌條件下將溶液B緩慢滴加到溶液A中，滴速控制在18~20滴/分鐘，滴完后繼續攪拌l~2h，靜置24~26h，得T12溶膠。
[0009](3)制備沸石負載納米1102:在180~200ml的T1 2溶膠中加入6~8g步驟(I)中的沸石，超聲l~2h后篩網濾出并靜置48~50h，于80~85°C條件下恒溫烘干后在氮氣保護下升溫至450~500°C焙燒1.5~2h，自然降溫至100~150°C停止通氮氣，待冷卻至室溫后用蒸餾水洗去沸石表面過量的T12，烘干，即得沸石負載納米Ti02。
[0010]作為優選，步驟(I)中，所述沸石的粒徑為20~40目。
[0011]作為優選，所述改性高嶺土通過以下方法制得:將高嶺土置于濃度為
0.25-0.3mol/L的硫酸中浸泡2~3h，用蒸餾水沖洗至表面無S042_，在90~100°C條件下烘干至恒重后于500~600°C條件下煅燒5~6h，冷卻至室溫后，按1~1.2g:10~12mL的比例，用40%的AlCl3S液浸泡22~24h，過濾，烘干，即得改性高嶺土。
[0012]一種含汞廢水中汞離子吸附劑的制備方法，包括以下步驟:
(一)制備沸石負載納米T12
(I)沸石預處理:將沸石置于0.lmol/L的HCl溶液中充分攪拌30~60min后，靜置24~26h，過濾；將過濾得到的沸石加入蒸餾水中煮沸l~2h后，用蒸餾水清洗至洗液澄清；將沸石放入烘箱中于80~85°C烘烤2~3h，冷卻后待用。
[0013](2)制備T12溶膠:按體積比(5~6):(20~21): (9-10):(1~1.2)分別稱取鈦酸四丁酯、乙醇、乙酸和水，先將鈦酸四丁酯與占乙醇總體積1/3的乙醇混合，攪拌10~15min得溶液A，然后將蒸餾水、乙酸和剩余乙醇充分混合，得溶液B，最后在攪拌條件下將溶液B緩慢滴加到溶液A中，滴速控制在18~20滴/分鐘，滴完后繼續攪拌l~2h，靜置24~26h，得T12溶膠。
[0014](3)制備沸石負載納米1102:在180~200ml的T1 2溶膠中加入6~8g步驟(I)中的沸石，超聲l~2h后篩網濾出并靜置48~50h，于80~85°C條件下恒溫烘干后在氮氣保護下升溫至450~500°C焙燒1.5~2h，自然降溫至100~150°C停止通氮氣，待冷卻至室溫后用蒸餾水洗去沸石表面過量的T12，烘干，即得沸石負載納米Ti02。
[0015](二)制備改性高嶺土
將高嶺土置于濃度為0.25-0.3mol/L的硫酸中浸泡2~3h，用蒸餾水沖洗至表面無S042_，在90~100°C條件下烘干至恒重后于500~600°C條件下煅燒5~6h，冷卻至室溫后，按l~1.2g:10~12mL的比例，用40 %的AlCl3S液浸泡22~24h，過濾，烘干，即得改性高嶺土。
[0016](三)復配
按3~5%葡甘露聚糖，5~10%沸石負載納米T12，余量為改性高嶺土的質量百分比配比稱取各組分后，將各組分混合均勻即得汞離子吸附劑。
[0017]作為優選，步驟(I)中，所述沸石的粒徑為20~40目。
[0018]因此，本發明具有如下有益效果:
(1)本發明的含汞廢水中汞離子吸附劑配伍合理，通過各組分之間的協同配合，吸附效果好，汞離子去除率高，采用本發明的含汞廢水中汞離子吸附劑處理含汞廢水后，廢水可直接排放，不會造成二次污，使用非常方便；
(2)本發明的含汞廢水中汞離子吸附劑的制備方法，工藝步驟簡單，可操作性強，適合大規模生產。
【具體實施方式】
[0019]下面通過【具體實施方式】對本發明做進一步的描述。
[0020]在本發明中，若非特指，所有百分比均為重量單位，所有設備和原料均可從市場購得或是本行業常用的，下述實施例中的方法，如無特別說明，均為本領域常規方法。
[0021]實施例1
(一)制備沸石負載納米T12
(I)沸石預處理:將粒徑為20目的沸石置于0.lmol/L的HCl溶液中充分攪拌30min后，靜置24h，過濾；將過濾得到的沸石加入蒸餾水中煮沸Ih后，用蒸餾水清洗至洗液澄清；將沸石放入烘箱中于80°C烘烤2h，冷卻后待用。
[0022](2)制備T12溶膠:按體積比5:20:9:1分別稱取鈦酸四丁酯、乙醇、乙酸和水，先將鈦酸四丁酯與占乙醇總體積1/3的乙醇混合，攪拌1min得溶液A，然后將蒸餾水、乙酸和剩余乙醇充分混合，得溶液B，最后在攪拌條件下將溶液B緩慢滴加到溶液A中，滴速控制在18滴/分鐘，滴完后繼續攪拌lh，靜置24h，得T12溶膠。
[0023](3)制備沸石負載納米1102:在180ml的T1 2溶膠中加入6g步驟(I)中的沸石，超聲Ih后篩網濾出并靜置48h，于80°C條件下恒溫烘干后在氮氣保護下升溫至450°C焙燒
1.5h，自然降溫至100°C停止通氮氣，待冷卻至室溫后用蒸餾水洗去沸石表面過量的T12,烘干，即得沸石負載納米Ti02。
[0024](二)制備改性高嶺土
將高嶺土置于濃度為0.25mol/L的硫酸中浸泡2h，用蒸餾水沖洗至表面無S042_，在90°C條件下烘干至恒重后于500°C條件下煅燒5h，冷卻至室溫后，按Ig:12mL的比例，用40%的AlCl3S液浸泡22h，過