一種水體重金屬離子凹凸棒吸附劑的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及水體吸附材料，特別是一種水體重金屬離子凹凸棒吸附劑。
【背景技術】
[0002] 水是人類耐W生存和發展的物質基礎，但隨著工業的發展，重金屬污染問題變得 日益嚴重。水中的污染物主要為有機物和重金屬離子，其中廢水排放中重金屬絕對排放量 約占廢水排放總量的66.33%。含有重金屬離子的廢水主要來源于礦山、冶煉、電解、電鍛、化 工等工業排放的廢水和固體垃圾填埋場的滲濾液。運些排放到環境中的重金屬，一旦進入 水體或±壤，就難W去除，并且通過食物鏈逐漸富集，最終導致生物體病變甚至死亡。
[0003]目前凹凸棒±在廢水處理領域的應用，主要是用于處理印染廢水，通過凹凸棒± 對有機染料分子的吸附降低印染廢水的色度和化學需氧量(COD)的研究已有報道。然而，有 關凹凸棒±處理重金屬離子廢水的報道較少。與其他粘±礦物相比，凹凸棒±具有較大的 比表面積，并具有吸附下限濃度低、達到吸附平衡時間短W及解吸附性能優異等特點。不但 吸附過程迅速高效，且對吸附條件無苛刻要求，運類吸附劑在有害重金屬離子去除領域有 著很好的應用前景。
【發明內容】
[0004]本發明提供一種低成本、長壽命、不易形成二次污染且可重復利用的水體重金屬 離子凹凸棒吸附劑。
[000引本發明解決其技術問題所采用的技術方案為： 一種水體重金屬離子凹凸棒吸附劑，其特征在于包括如下步驟： A、 酸化 W凹凸棒石粘±為原料，凹凸棒石粘±、水和硫酸按重量份進行配制，凹凸棒石粘± 45-65份、水35-50份、質量分數98%硫酸0.5-2份，將質量分數98%硫酸稀釋在水中，硫酸稀釋 后噴灑在凹凸棒石粘上上，攬拌均勻后堆放24-7化； B、 粉碎 將酸化后的凹凸棒石粘±進行粉碎處理； C、 篩分 粉碎的凹凸棒石粘±進行篩分，按顆粒粒徑分為小于0.1mm、0.1-0.3mm、0.3-0.5mm和 0.5-lmm的四種規格； D、 賠燒 四種規格的凹凸棒石粘上分別賠燒，經過450-550°C賠燒1-化，料球脫水固化后自然冷 卻至常溫得到四種規格成品。
[0006]所述硫酸替換為鹽酸或憐酸。
[0007]所述鹽酸質量分數37%。
[000引所述憐酸質量分數980/0。
[0009]本發明的有益效果為： 本發明將凹凸棒石粘±酸化處理后，進行賠燒形成凹凸棒吸附材料，此種凹凸棒吸附 材料的被燒固化成型溫度控制在550°CW內，確保不破壞凹凸棒±的晶體形態和不改變其 理化性能；凹凸棒±是一種廉價易得的無機礦物材料，為含水的層鏈狀儀質娃酸鹽礦物。凹 凸棒石晶體呈毛發狀或纖維狀，在電子顯微鏡下呈長柱狀或針狀，白、灰、淺綠或淺褐色，在 原子力學顯微鏡下呈纖維狀；凹凸棒石內部有很多孔道，孔道截面大約0.38nmX0.6化m。 凹凸棒±比表面積較大，具有較強的吸附能力，在廢水處理中引起愈來愈多的重視，改性凹 凸棒石在廢水處理中的用途更廣。上述材料可W廣泛用于石油化工、鉆井、農業、醫學、建 筑、核工業、環保、娃酸鹽工業等工業部口的諸多領域； 凹凸棒石對重金屬離子的吸附機理不僅僅是吸附，還包括金屬離子的水解沉淀、礦物 的溶解、晶體生長、W及可能發生的從礦物中溶解出的金屬離子與待吸附金屬離子的共沉 淀等等。而礦物-水界面作用誘導的金屬離子水解沉淀是不可忽視的界面作用。本質上，重 金屬的去除與液相體系中凹凸棒石固-液界面作用誘導的抑值變化緊密相關。凹凸棒石對 重金屬離子的作用機理包括離子交換吸附、八面體晶格置換作用、表面絡合和重金屬水解 沉淀四種可能機制。但在一般實驗條件下，多數人工配制含重金屬溶液吸附實驗研究，凹凸 棒石表面水化誘導的重金屬離子水解作用及與水解膠體顆粒靜電互相作用是凹凸棒石吸 附去除重金屬離子的主要機制。
[0010] 本發明針對水體重金屬用吸附材料，開發低成本、長壽命、不易形成二次污染且可 重復利用的粘±基吸附劑，具有W下方面特點： 1. 選用資源廣泛、價格低廉的天然礦物材料凹凸棒±為原料，由于棒狀晶體雜亂堆積 構筑起豐富的納米孔隙，極大地有助于吸附過程的傳質，且大大降低了吸附劑制備成本； 2. 凹凸棒±基陶粒是一種高效、可再生的吸附材料，利用其適當溫度下產生的液相和 碳氧化產生的氣體膨脹而制成多孔陶粒，本發明通過對凹凸棒±的酸-熱聯合改性，提高了 吸附劑的吸附性能，是一種對環境無二次污染的安全、環保、高效的重金屬吸附劑； 3. 本發明中凹凸棒石粘±經過般燒后具備一定的顆粒強度，可W制備成為顆粒材料， 耐水性好，可W滿足固定床吸附劑的要求，便于實際應用； 4. 凹凸棒石吸附劑既適用于城鎮和工業給水處理，也適應于冶金、石油、化工、紡織工 業廢水的生化(除油、除鐵、除儘等)處理。
【具體實施方式】
[0011] 本發明解決其技術問題所采用的技術方案為： 一種水體重金屬離子凹凸棒吸附劑，包括如下步驟： A、 酸化 W凹凸棒石粘±為原料，凹凸棒石粘±、水和硫酸按重量份進行配制，凹凸棒石粘± 45-65份、水35-50份、質量分數98%硫酸0.5-2份，將質量分數98%硫酸稀釋在水中，硫酸稀釋 后噴灑在凹凸棒石粘上上，攬拌均勻后堆放24-7化； B、 粉碎 將酸化后的凹凸棒石粘±進行粉碎處理； C、 篩分 粉碎的凹凸棒石粘±進行篩分，按顆粒粒徑分為小于0.1mm、0.1-0.3mm、0.3-0.5mm和 0.5-lmm的四種規格； D、賠燒 四種規格的凹凸棒石粘上分別賠燒，經過450-550°C賠燒1-化，料球脫水固化后自然冷 卻至常溫得到四種規格成品。
[0012] 所述硫酸替換為鹽酸或憐酸。所述鹽酸質量分數37%。所述憐酸質量分數98%。
[0013] 實施例1 一種水體重金屬離子凹凸棒吸附劑，包括如下步驟： A、 酸化 W凹凸棒石粘±為原料，凹凸棒石粘±、水和硫酸按重量份進行配制，凹凸棒石粘±45 份、水35份、質量分數98%硫酸0.5份，將質量分數98%硫酸稀釋在水中，硫酸稀釋后噴灑在凹 凸棒石粘±上，攬拌均勻后堆放2地； B、 粉碎 將酸化后的凹凸棒石粘±進行粉碎處理； C、 篩分 粉碎的凹凸棒石粘±進行篩分，按顆粒粒徑分為小于0.1mm、0.1-0.3mm、0.3-0.5mm和 0.5-lmm的四種規格； D、 賠燒 四種規格的凹凸棒石粘上分別賠燒，經過450°C賠燒化，料球脫水固化后自然冷卻至常 溫得到四種規格成品。
[0014] 實施例2 一種水體重金屬離子凹凸棒吸附劑，包括如下步驟： A、 酸化 W凹凸棒石粘±為原料，凹凸棒石粘±、水和鹽酸按重量份進行配制，凹凸棒石粘±60 份、水40份、質量分數37%鹽酸1份，將質量分數37%鹽酸稀釋在水中，硫酸稀釋后噴灑在凹凸 棒石粘±上，攬拌均勻后堆放60h; B、 粉碎 將酸化后的凹凸棒石粘±進行粉碎處理； C、 篩分 粉碎的凹凸棒石粘±進行篩分，按顆粒粒徑分為小于0.1mm、0.1-0.3mm、0.3-0.5mm和 0.5-lmm的四種規格； D、 賠燒 四種規格的凹凸棒石粘上分別賠燒，經過550°C賠燒化，料球脫水固化后自然冷卻至常 溫得到四種規格成品。
[001引實施例3 一種水體重金屬離子凹凸棒吸附劑，包括如下步驟： A、酸化 W凹凸棒石粘±為原料，凹凸棒石粘±、水和憐酸按重量份進行配制，凹凸棒石粘±65 份、水50份、質量分數98%憐酸2份，將質量分數98%憐酸稀釋在水中，硫酸稀釋后噴灑在凹凸 棒石粘±上，攬拌均勻后堆放72h; B、 粉碎 將酸化后的凹凸棒石粘±進行粉碎處理； C、 篩分 粉碎的凹凸棒石粘±進行篩分，按顆粒粒徑分為小于0.1mm、0.1-0.3mm、0.3-0.5mm和 0.5-lmm的四種規格； D、 賠燒 四種規格的凹凸棒石粘上分別賠燒，經過550°C賠燒化，料球脫水固化后自然冷卻至常 溫得到四種規格成品。
[0016]將實每種施例的四種規格成品混合在一起進行水體重金屬離子吸收試驗。測試實 施例1-3對重金屬離子吸收率，具體重金屬離子吸收率如表1所示，表1證明，無機酸改性后 的凹凸棒石對水中的無機陽離子吸附能力大大增強，可用來處理含重金屬離子的水。
表1。
【主權項】
1. 一種水體重金屬離子凹凸棒吸附劑，其特征在于包括如下步驟： A、 酸化 以凹凸棒石粘土為原料，凹凸棒石粘土、水和硫酸按重量份進行配制，凹凸棒石粘土 45-65份、水35-50份、質量分數98%硫酸0.5-2份，將質量分數98%硫酸稀釋在水中，硫酸稀釋 后噴灑在凹凸棒石粘土上，攪拌均勻后堆放24-72h; B、 粉碎 將酸化后的凹凸棒石粘土進行粉碎處理； C、 篩分 粉碎的凹凸棒石粘土進行篩分，按顆粒粒徑分為小于0.lmm、0.1-0.3mm、0.3-0.5mm和 0.5-lmm的四種規格； D、 火首燒 四種規格的凹凸棒石粘土分別焙燒，經過450-550°C焙燒l_2h，料球脫水固化后自然冷 卻至常溫得到四種規格成品。2. 根據權利要求1所述的一種水體重金屬離子凹凸棒吸附劑，其特征在于所述硫酸替 換為鹽酸或磷酸。3. 根據權利要求2所述的一種水體重金屬離子凹凸棒吸附劑，其特征在于所述鹽酸質 量分數37%。4. 根據權利要求2所述的一種水體重金屬離子凹凸棒吸附劑，其特征在于所述磷酸質 量分數98%。
【專利摘要】本發明涉及水體吸附材料，特別是一種水體重金屬離子凹凸棒吸附劑。本發明將凹凸棒石粘土酸化處理后，進行焙燒形成凹凸棒吸附材料，此種凹凸棒吸附材料的被燒固化成型溫度控制在550℃以內，確保不破壞凹凸棒土的晶體形態和不改變其理化性能；凹凸棒土是一種廉價易得的無機礦物材料，為含水的層鏈狀鎂質硅酸鹽礦物。凹凸棒石晶體呈毛發狀或纖維狀，在電子顯微鏡下呈長柱狀或針狀，白、灰、淺綠或淺褐色，在原子力學顯微鏡下呈纖維狀；凹凸棒石內部有很多孔道，孔道截面大約0.38nm×0.63nm。凹凸棒土比表面積較大，具有較強的吸附能力，在廢水處理中引起愈來愈多的重視，改性凹凸棒石在廢水處理中的用途更廣。
【IPC分類】C02F1/28, B01J20/12, C02F1/62
【公開號】CN105435735
【申請號】CN201510799167
【發明人】陶玲, 任珺, 張鋒杰, 李伊娜, 緱棟棟
【申請人】蘭州坤侖環保科技有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年11月19日