吸附電鍍水中錫離子的高粱秸稈高嶺土復合材料制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于水處理材料技術領域，具體涉及吸附電鍍水中錫離子的高粱秸桿高嶺土復合材料制備方法。
【背景技術】
[0002]電鍍對環境與人危害最大的重金屬是鉛、鎘、鉻和類金屬砷及其化合物，這是國家環保部在環發[(2009)112號]文中明確規定的重點排查對象。但對電鍍從業人員和各省市環保廳局的官員來講，還必須關注電鍍所用錫化物、鎳和鎳的化合物、銅和銅化合物、鋅和鋅的化合物對環境與人的危害。因為早在30年前出版的《微量元素與健康》一書中就講到:“目前，盡管對全球己構成威脅的有害元素只有鉛、汞、鎘、砷等有限的幾種，但在局部地區或某一工業部門中，新的污染物卻總是不斷的產生，并向世界各地逐步蔓延。其中有些元素的污染波及面很廣，但其危害并不大(如鐵、錫等)；而另一些元素雖然只在局部地區內發生作用，但往往會造成極為嚴重的后果，是環境中潛伏的最危險因素。這些新的威脅正在日益增長，若不及早注意，它們總有一天會變成全球性的嚴重問題。”另外，盡管銅和錫是人體必需的微量元素，但當環境中銅與錫的化合物數量增多后，銅與錫通過“食物鏈”進入人體的數量也會大大增加而產生危害。
[0003]高嶺土是自然界常見的、非常重要的一種粘土礦物，是在缺少堿金屬和堿土金屬的酸性介質中，由火成巖和變質巖中的長石或其他硅酸鹽礦物經風化作用形成。自然界中高嶺土所包含的礦物主要分為粘土礦物和非粘土礦物。其中粘土礦物主要包含高嶺石族礦物和少量的蒙脫石、云母和綠泥石；非粘土礦物主要包含長石、石英和招的水化物，還有一些鐵礦物如赤鐵礦、菱鐵礦、褐鐵礦等、鈦礦物如金紅石等和有機質如植物纖維等。決定高嶺土性能的主要是粘土礦物。改性高嶺土加工技術對源水的殺菌效果表明，對于細菌菌落數為230個/mL、大腸菌群為3500個/L的源水，在pH值為6.5和確定投加量時，不同Al/Si摩爾比(3.510)的改性高嶺土的殺菌效果顯著，細菌菌落數為2328個/mL，大腸菌群少于3個/L。這是因為改性高嶺土中的高鐵酸鹽具有強的氧化性，對源水中的細菌特別是對大腸菌群具有優良的殺死效能。在弱酸性條件下，高鐵酸鹽分解速率快，氧化性強，同時生成的Fe3+和Fe(0H)3以及羥基鋁配離子和硅酸的混凝絮凝吸附作用增強了去除細菌的效能。凈化水的濁度低于2.5NTU，細菌菌落數為23個/mL，總大腸菌群小于3個/L，均達到國家飲用水標準。
【發明內容】
[0004]本發明屬于水處理材料領域，涉及吸附電鍍水中錫離子的高粱秸桿高嶺土復合材料制備方法。本發明提出的制備方法是將改性高嶺土復合到氨化高粱秸桿的孔道中，具體工藝包括高粱秸桿洗凈、氨化、高嶺土改性以及復合材料制備等。本發明制備的高粱秸桿高嶺土復合材料具有以下優點:(1)用聚氰基丙烯酸乙酯將高嶺土固定至高粱秸桿中，既能發揮高粱秸桿密度輕、比表面積大的特性，又能利用了高嶺土對重金屬錫離子吸附能力強的優點；(2)與高嶺土粉體相比，復合材料避免了高嶺土粉體團聚結塊、錫離子吸附力降低的問題，又能避免吸附錫離子的高嶺土難以回收，引發二次污染的問題；(3)與高粱秸桿相比，復合材料大幅度的提高了錫離子飽和吸附量，又能避免水處理過程中高粱秸桿有機碳的溢出污染。復合材料將錫離子的吸附量提升至165.3 mg/g，即每克復合材料可吸附165.3 mg錫離子。本發明制備的錫離子吸附材料可用于電鍍廠含錫廢水處理，市場前景廣闊。
[0005]本發明提出的高粱秸桿高嶺土復合材料的制備方法，其特征在于:
1)清潔高粱秸桿:將高粱秸桿漂洗、烘干；
2)高粱秸桿氨化:將清潔后的高粱秸桿置于氨化溶液中，于60°C放置90分鐘，漂洗、烘干;其中氨化溶液的配方是溶劑為去離子水，溶液中各種溶質濃度分別為:醋酸銨濃度3?6g/L，氨水濃度3?6g/L，1，3-丙二胺濃度3?6g/L，乙二醇濃度1?3g/L ；
3)高嶺土改性:將高嶺土置于丙烯酸/過氧乙酸混合水溶液中，攪拌1小時，過濾，于100°C干燥3?12小時，冷卻，用去離子水洗滌，干燥，得改性的高嶺土;其中高嶺土與丙烯酸/過氧乙酸混合溶液的料/液比為1/5?1/20 g/ mL;其中丙烯酸/過氧乙酸混合水溶液中丙烯酸的質量濃度為20?30%，過氧乙酸的質量濃度為0.1-0.3%;
4)復合材料制備:將聚氰基丙烯酸乙酯溶于丁酮中，依次加入氨化高粱秸桿及改性高嶺土，攪拌1?4小時，置于干燥箱中，于40?60°C干燥12小時，得高粱稻桿高嶺土復合材料;其中各種物料的重量比為:氨化高粱秸桿/改性高嶺土 /聚氰基丙烯酸乙酯/ 丁酮=2/1/2/5。
[0006]將高粱秸桿高嶺土復合材料置于含錫電鍍廢水中，調節溶液pH值為5?6，于25°C吸附4小時，廢水中錫離子的濃度為50?500mg/L，吸附完畢，過濾，檢測水處理材料中吸附的錫咼子量。
[0007]將上述吸附錫離子的復合材料置于濃度為0.2M的磷酸鈉水溶液中1小時，過濾，洗凈，烘干，完成解吸附工藝，得再生的高粱秸桿高嶺土復合材料;再將上述再生復合材料置于含錫電鍍廢水中，進行錫離子吸附。如此多個循環，直至復合材料的錫離子吸附量小于初次吸附量的80%。
[0008]有益效果
本發明的創造性在于:(1)高粱秸桿高嶺土復合材料是一種新型水處理材料，作為環保材料功能開發潛力巨大；(2)用聚氰基丙烯酸乙酯將改性高嶺土固定至氨化高粱秸桿中，制備尚梁稻桿尚嶺土復合材料的制備工藝未見文獻報道;(3)無論與尚嶺土相比，還是尚梁稻桿重金屬吸附材料相比，復合材料的物理形態、物質結構、重金屬吸附量、再生循環利用等性能均具備突出的實質性特點和顯著的進步。
【具體實施方式】
[0009]下面通過實施例進一步描述本發明實施例1
將高粱秸桿收割，用自來水洗凈，烘干。
[0010]將醋酸銨、氨水、1，3_丙二胺、乙二醇溶于去離子水中，醋酸銨濃度為6g/L，氨水濃度為6g/L，1，3-丙二胺濃度為3g/L，乙二醇濃度為3g/L，得氨化溶液。
[0011]將50g洗凈的高粱秸桿置于500mL氨化溶液中，于60°C放置90分鐘，漂洗、烘干，得氨化的高粱秸桿。
[0012]將丙烯酸、過氧乙酸溶于去離子水中，丙烯酸的質量濃度為30%，過氧乙酸的質量濃度為0.1%，得丙烯酸/過氧乙酸混合水溶液。
[0013]將100g高嶺土置于2000mL丙烯酸/過氧乙酸混合水溶液中，攪拌1小時，過濾，于100°c干燥12小時，冷卻，用去離子水洗滌，干燥，得改性的高嶺土。
[0014]將200g聚氰基丙烯酸乙酯溶于500g丁酮中，依次加入200g氨化高粱秸桿及100g改性高嶺土，攪拌4小時，置于干燥箱中，于40°C干燥12小時，得高粱秸桿高嶺土復合材料。
[0015]將10g高粱秸桿高嶺土復合材料置于100L含錫電鍍廢水中，調節溶液pH值為5?6，于25°C吸附4小時，廢水中錫離子的濃度為50mg/L，吸附完畢，過濾，檢測復合材料吸附的錫咼子量為132.6mg/g。
[0016]將上述吸附錫離子的復合材料置于濃度為0.2M的磷酸鈉水溶液中1小時，過濾，洗凈，烘干，完成解吸附工藝，得再生的高粱秸桿高嶺