一種礦物前驅體吸附劑及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發明屬于污水處理領域，具體涉及一種礦物前驅體吸附劑及其制備方法和應 用。
【背景技術】
[0002] 污水主要分生活污水、工業廢水和初期雨水，其中含有大量的有機、無機污染物， 對生態、人類的健康造成巨大的威脅。目前污水處理的主要方法包括:化學沉淀法、離子交 換法、電解法、膜分離法、吸附法等，其中吸附法進行水處理。具有適應范圍廣、處理效果好、 可回收有用物科以及吸附劑可重復使用等優點，隨著現有吸附劑性能的不斷完善以及新型 吸附劑的研制成功。吸附法在水處理中的應用前景將更加廣闊。污水中的某些成分若能選 擇性分開并回收，即可實現廢棄資源的再生利用。
[0003] 目前已開發用于污水處理的吸附劑種類較多，包括碳類吸附劑、腐植酸類吸附劑、 礦物質吸附劑、高分子吸附劑、生物吸附劑等，其中應用較為廣泛的是碳類吸附劑以及礦物 質吸附劑。這一類吸附劑的制備過程或多或少的涉及到高溫、酸堿處理等，制備工藝繁瑣且 帶來了環境負擔。所得吸附劑的應用面窄，往往只對特定的污染物具有良好的吸附效果，不 能對污染水體中多種污染物同時處理。因此開發能夠有效處理多種類型污染物的吸附劑及 其制備工藝具有重要意義。另外現有的吸附劑在吸附污水中的所定成分時，會受限于吸附 劑的結構、水溶液中競爭成分、濃度勢差等所帶來的不利因素，吸附容量等并不能達到滿意 的程度。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是提供一種礦物前驅體吸附劑及其制備方法，該方法涉及的制備工 藝簡單、綠色環保、成本低，所得吸附劑在室溫下污水中進行攪拌便可水合得到安定的某個 礦物相，實現污水成分與弱晶態前驅體吸附劑共同形成穩定的礦物相;可高效地捕獲反應 固定各種水溶液里的有機污染物、無機污染物，實現去污及其回收特定成分等目的。
[0005] 為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：
[0006] -種礦物前驅體吸附劑的制備方法，包括以下步驟:采用機械力研磨手段，將原料 置于磨機中，控制球料比為7~45,研磨速度為100~1200rpm，研磨時間為20~240min，即得 所述的礦物前驅體吸附劑。
[0007] 上述方案中，所述原料為常見的金屬氫氧化物、鎂鹽、鈣鹽、鋁鹽、過渡金屬鹽、粘 土類礦物中的一種或幾種。
[0008] 上述方案中，所述金屬氫氧化物為氫氧化鋰、氫氧化鎂、氫氧化鋁、氫氧化鈣等中 的一種或幾種；鎂鹽、鈣鹽、鋁鹽或過渡金屬鹽分別為氯鹽、硫酸鹽、碳酸鹽中的一種或幾 種。
[0009]上述方案中，所述粘土類礦物為含有所述金屬氫氧化物、鎂鹽、鈣鹽、鋁鹽或過渡 金屬鹽的天然礦物。
[0010] 上述方案中，所述粘土類礦物優選為明礬石或石灰石。
[0011] 上述方案中，所述原料的配比關系以其引入組分的摩爾比為準，配比關系如下：弓丨 入的氫氧化鎂與氫氧化鋁的摩爾比為（1~3): 1，生成類水滑石礦物前驅體;或氫氧化鈣、氫 氧化鋁、鈣鹽的摩爾比為3: 2: (0.5~3)，生成類水滑石礦物前驅體或鈣礬石礦物前驅體;生 成鈣礬石礦物前驅體;或氫氧化鋰與氫氧化鋁的摩爾比為1: (0.5~3)，生成類水滑石礦物 前驅體，或氫氧化鋁與鋁鹽的摩爾比為(2~4): 1，生成明礬石礦物前驅體。
[0012] 上述方案中，所述機械力研磨手段采用干式研磨。
[0013] 上述方案中，所述磨機包括但不限于行星式球磨機和攪拌磨。
[0014]根據上述方案制備的礦物前驅體吸附劑，它呈近玻璃態弱晶結構。
[0015] 上述方案所述礦物前驅體吸附劑在去除水體污染物領域中的應用，可用于吸附分 離多種有機污染物和無機污染物等。將所述礦物前驅體吸附劑應用于吸附污染物后，將形 成高結晶度的礦物結構，其礦物相包括但不限于水滑石、鈣礬石、明礬石、酸性粘土等。
[0016] 上述方案中，所述有機污染物包括但不限于甲基橙、亞甲基藍、酚類等，無機污染 物包括但不限于鉀鈉堿金屬類、銨類、鹵素、硼酸鹽、磷酸鹽、砷酸鹽、鉻酸鹽等。
[0017] 上述方案中，將所述礦物前驅體吸附劑應用于吸附陽離子銨類、陰離子磷酸鹽等 水體污染物后，所得產物可用作緩效性肥料。
[0018] 本發明利用機械力研磨手段，將原料研磨形成礦物前驅體的化合物，并將其直接 用于污染廢水的處理;干式研磨的過程中，原料結構受到破壞，不同原料之間形成價鍵結 合，形成弱晶態的礦物前驅體;將所述礦物前驅體置于含有污染物的廢水中，水化作用使礦 物前驅體吸附劑實現晶體轉化并在晶體結構不斷生長的同時將水中的污染物固定在形成 的礦物晶體結構中（得安定礦物相）；上述礦物前驅體在室溫水溶液中形成安定礦物相所伴 隨的反應吸附現象，其吸附效率遠高于一般吸附劑的吸附作用。
[0019] 本發明的有益效果是：
[0020] 1)本發明采用合成原料為一般化工或者礦物原料，廉價易得，無毒無污染，不會對 水體造成二次污染。
[0021] 2)本發明所述吸附劑制備方法為干式制備法，無需加熱、無廢水廢氣產生，具有節 能、綠色環保的特點。
[0022] 3)所得礦物前驅體吸附劑對甲基橙等有機污染物、磷酸鹽等無機污染物有優異的 吸附效果;可有效應用于工業廢水、生活污水、飲用水凈化、農業廢水和鹽類礦床等領域。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明實施例1中所制備的礦物前驅體吸附劑在吸附甲基橙前、后的XRD圖 譜。
[0024] 圖2為本發明實施例2中所制備的礦物前驅體吸附劑在吸附磷酸鹽前、后的XRD圖 譜。
[0025] 圖3為本發明實施例3所制備的礦物前驅體吸附劑在吸附氯前、后的XRD圖譜。
【具體實施方式】
[0026] 為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明不 僅僅局限于下面的實施例。
[0027]以下實施例中所用的設備如下：
[0028] 磨機:德國飛馳行星式球磨機Pulverisette 7型;恒溫磁力攪拌器:上海梅穎浦儀 器儀表制造有限公司馳文524G型;采用紫外-可見分光光度計測量污染物的濃度，日本島津 公司，UVmin i -1240型號；利用轉靶X射線衍射儀(XRD)表征研磨處理所得產物的物相，日本 RIGAKU公司，D/MAX-RB型。離心機為湖南赫西儀器裝備有限公司提供的臺式高速離心機，H/ T16麗型。
[0029] 實施例1
[0030] -種礦物前驅體吸附劑，其制備方法包括如下步驟：
[0031] 將1.38g氫氧化鎂(Mg(OH)2)、0.62g氫氧化鋁(Al(OH)3),(摩爾比為3:1)，放入50mL 的研磨罐中，加80g直徑15mm的錯球，設置磨機轉速為700rpm，研磨時間為180min，研磨完成 后即得到礦物前驅體吸附劑。
[0032] 圖1為本實施例所得礦物前驅體吸附劑分別用于吸附含有甲基橙廢水前、后所得 產物的XRD圖譜。由圖1可以看出原料(氫氧化鎂和氫氧化鋁)經過機械研磨后，結構遭到了 破壞，形成近玻璃態的弱晶結構物質，吸附水溶液中的甲基橙后，所得礦物前驅體吸附劑轉 變為了高結晶度的水滑石。
[0033]將本實施例所得礦物前驅體吸附劑分別加入濃度