CN102872805A - 一种除去水中重铬酸根的复合吸附材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用蟹壳粉负载在粒状多孔陶粒上制得的新型的高效的复合吸附材料，属于水处理领域。本发明还公开了利用负载蟹壳粉的多孔陶粒去除水中重铬酸根的方法，即将负载蟹壳粉的多孔陶粒在中性条件下吸附除去水中的重铬酸根离子。本发明采用的是吸附法除去水中的重铬酸根离子，但其去除和回收冉利用明显优于传统的吸附材料。此外，本发明操作简单，材料易得，成本低，回收利用率大，可以再生，且无二次污染。因此，本发明用于去除废水中的重铬酸根离子，具有良好的经济和环境效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种去除水中重铬酸根的复合吸附材料及其制备方法，具体涉及利用蟹壳粉负载在粒状多孔陶粒中制得的一种新型的材料，属于水净化处理领域。
背景技术
重铬酸根离子(Cr2O7 2-)是铬系物中的最高价态，具有强氧化性，且极易溶于水，是毒性危害极大的具有致癌、致畸、致突变效应的“三致”污染物。重铬酸根通过不同的途径对人体造成伤害，诸如通过消化道、呼吸道、皮肤等侵入人体，引起恶心、呕吐等不良反应，甚至可以导致肺癌。此外，它还可以在植物、动物体内经生物富集作用累计下来，对生态环境造成长期威胁。根据中国《污水综合排放标准》含铬废水排放浓度≤0.5mg/L。
目前用于去除水中重铬酸根(Cr2O7 2-)的方法主要有还原-沉淀法，离子交换，反渗透和电渗析，吸附法等技术。还原-沉淀法是通过还原剂将废水中重铬铬酸根离子还原成毒性很小的Cr，再加入碱性药剂生成沉淀达到去除目的。此法投资少，处理成本低，效率高，但当废水中国重铬酸根浓度低时，必须加到药剂投加量，出水难以达标，而且沉淀产生的污泥极易产生二次污染。离子交换法处理后水可以循环回用，离子也可以再生，但此法需要大量的化学药剂，会产生新的污染物。反渗透技术和电渗析技术处理出水很难达标。吸附法能有效的去除水中的重铬酸根，处理水可以循环回用，但是大多数吸附剂吸附容量小，吸附速率低，且不宜再生。综上所述，采用现有的技术处理含重铬酸根废水时，很难在去除和回收两方面同时达到要求。
本发明克服了去除和回收两方面不能同时达到要求的不足，提供了一种利用蟹壳粉负载在粒状多孔陶粒中制得新型复合吸附材料及其制备方法，实现了生活垃圾的综合利用，保护了环境，拓宽了废水吸附处理过程中复合材料的选择范围，实现废弃物的资源化，具有良好的社会效益和经济效益。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有的吸附材料在去除和回收两方面不能同时达到要求的不足，提供了一种去除水中重铬酸根的复合吸附材料及其制备方法，本发明是一种新型的复合吸附材料，具有吸附效率高，操作简单，成本低，回收利用率大，且可以再生，无二次污染等特点。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
(1)将工业粘土、造孔剂等原料干燥筛分后，筛下产品按一定的质量比充分混合，圆盘造球机成球后，筛选数粒径在2～4mm的生球并在马弗炉中将其焙烧成粒状多孔陶粒；
(2)选取蟹壳原料，用清水清洗3～5min，烘干，然后通过初步粉碎后筛选出200、400、600目的原料，把原料置于真空干燥箱中，调节温度为70～80℃进行干燥，用0.05g/s的速度，气流压力为0.66MPa将原材料均匀地加入气流磨，完成后取出样品；
(3)将陶粒用HCl溶液浸泡20～24h后，依次经自来水、蒸馏水漂洗直至清洗液pH不再降低，干燥后将陶粒和蟹壳粉水溶液均匀混合，并水浴至干，再于100～110℃干燥2～4h；然后用NaOH溶液清洗陶粒，之后依次用自来水、蒸馏水漂洗，直至清洗液pH为中性，最后于100～110℃烘干，即可得到此新型的复合吸附材料。
所述的造孔剂是指碳粉、石墨、聚乙烯醇缩丁醛、糊精中的一种或多种。
所述的生球是指含有大量水分的陶粒。
本发明的原理是：超细蟹壳粉中的羧基化合物大量电离形成带负电荷的表面，通过静电作用与污水中的重铬酸根离子结合，使重铬酸根离子被吸附。而蟹壳粉负载的多孔陶粒中含有大量的-OH和C-O基团能够充分保证重铬酸根离子被吸附，从而达到去除的目的。
本发明的具体应用方法为：在室温下，取pH＝6～7，浓度为60mg/L的含重铬酸根污水50ml，在污水中加入2.5g蟹壳粉-粒状多孔陶粒吸附材科，吸附30min后，测得污水中重铬酸根浓度小于1.5mg/L，去除率可达97.5％以上。
本发明的有益效果是：
(1)以工业粘土为骨料，制得了多孔陶粒，该颗粒体积密度低、气孔率高、表面粗糙。对重铬酸根具有良好的吸附性能；
(2)此复合吸附材料使用过后可以很好的进行脱除和回收再利用，不会产生材料使用率低，产生二次污染等问题；
具体实施方式
本发明采用的技术方案如下：
(1)将工业粘土、造孔剂等原料干燥筛分后，筛下产品按一定的质量比充分混合，圆盘造球机成球后，筛选数粒径在2～4mm的生球并在马弗炉中将其焙烧成粒状多孔陶粒；
(2)选取蟹壳原料，用清水清洗3～5min，烘干，然后通过初步粉碎后筛选出200、400、600目的原料，把原料置于真空干燥箱中，调节温度为70～80℃进行干燥，用0.05g/s的速度，气流压力为0.66MPa将原材料均匀地加入气流磨，完成后取出样品；
(3)将陶粒用HCl溶液浸泡20～24h后，依次经自来水、蒸馏水漂洗直至清洗液pH不再降低，干燥后将陶粒和蟹壳粉水溶液均匀混合，并水浴至干，再于100～110℃干燥2～4h；然后用NaOH溶液清洗陶粒，之后依次用自来水、蒸馏水漂洗，直至清洗液pH为中性，最后于100～110℃烘干，即可得到此新型的复合吸附材料。
所述的造孔剂是碳粉、石墨、聚乙烯醇缩丁醛、糊精中的一种或多种。
所述的生球是指含有大量水分的陶粒。
实例1
将工业粘上、造孔剂等原料干燥筛分后，筛下产品按一定的质量比充分混合，圆盘造球机成球后，筛选数粒径在2mm的生球并在马弗炉中将其焙烧成粒状多孔陶粒。选取蟹壳原料，用清水清洗3min，烘干，然后通过初步粉碎后筛选出200、400、600目的原料，把原料置于真空干燥箱中，调节温度为70℃进行干燥，用0.05g/s的速度，气流压力为0.66MPa将原材料均匀地加入气流磨，完成后取出样品。将陶粒用HCl溶液浸泡20h后，依次经自水水、蒸馏水漂洗直至清污洗液pH不再降低，干燥后将陶粒和蟹壳粉水溶液均匀混合，并水浴至干，再于100℃干燥2h；然后用NaOH溶液清洗陶粒，之后依次用自来水、蒸馏水漂洗，直至清洗液pH为中性，最后于100℃烘干，即可得到此新型的复合吸附材料。
实例2
将工业粘土、造孔剂等原料干燥筛分后，筛下产品按一定的质量比充分混合，圆盘造球机成球后，筛选数粒径在3mm的生球并在马弗炉中将其焙烧成粒状多孔陶粒。选取蟹壳原原料，用清水清洗4min，烘干，然后通过初步粉碎后筛选出200、400、600目的原料，把原料置于真空干燥箱中，调节温度为75℃进行干燥，用0.05g/s的速度，气流压力为0.66MPa将原材料均匀地加入气流磨，完成后取出样品。将陶粒用HCl溶液浸泡22h后，依次经自来水、蒸馏水漂洗直气至清洗液pH不再降低，干燥后将陶粒和蟹壳粉水溶液均匀混合，并水浴至干，再于105℃干燥3h；然后用NaOH溶液清洗陶粒，之后依次用自来水、蒸馏水漂洗，直至清洗液pH为中性，最后于105℃烘干，即可得到此新型的复合吸附材料。
实例3
将工业粘土、造孔剂等原料干燥筛分后，筛下产品按一定的质量比充分混合，圆盘造球机成球后，筛选数粒径在4mm的生球并在马弗炉中将其焙烧成粒状多孔陶粒。选取蟹壳原料，用清水清洗5min，烘干，然后通过初步粉碎后筛选出200、400、600目的原料，把原料置于真空干燥箱中，调节温度为80℃进行干燥，用0.05g/s的速度，气流压力为0.66MPa将原材料均匀地加入气流磨，完成后取出样品。将陶粒用HCl溶液浸泡24h后，依次经自来水、蒸馏水漂洗直至清洗液pH不再降低，干燥后将陶粒和蟹壳粉水溶液均匀混合，并水浴至干，再于110℃干燥4h；然后用NaOH溶液清洗陶粒，之后依次用自来水、蒸馏水漂洗，直至清洗液pH为中性，最后于110℃烘干，即可得到此新型的复合吸附材料。
Claims (4)
1.一种去除水中重铬酸根的复合吸附材料，其特征在于：该吸附材料是将蟹壳粉导入到粒状多孔陶粒中制得。
2.根据权利要求1所述的一种去除水中重铬酸根的复合吸附材料及其制备方法，其特征在于：
(1)、将工业粘土、造孔剂等原料干燥筛分后，筛下产品按一定的质量比充分混合，圆盘造球机成球后，筛选数粒径在2～4mm的生球并在马弗炉中将其焙烧成粒状多孔陶粒；
(2)、选取蟹壳原料，用清水清洗3～5min，烘干，然后通过初步粉碎后筛选出200、400、600目的原料，把原料置于真空干燥箱中，调节温度为70～80℃进行干燥，用0.05g/s的速度，气流压力为0.66MPa将原材料均匀地加入气流磨，完成后取出样品；
(3)、将陶粒用HCl溶液浸泡20～24h后，依次经自来水、蒸馏水漂洗直至清洗液pH不再降低，干燥后将陶粒和蟹壳粉水溶液均匀混合，并水浴至于，再于100～110℃干燥2～4h，然后用NaOH溶液清洗陶粒，之后依次用自来水、蒸馏水漂洗，直至清洗液pH为中性，最后于100～110℃烘干，即可得到此新型的复合吸附材料。
3.根据权利要求2所述的一种去除水中重铬酸根的复合吸附材料制备方法，其特征在于：所述的造孔剂是碳粉、石墨、聚乙烯醇缩丁醛、糊精中的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的一种去除水中重铬酸根的复合吸附材料制备方法，其特征在于：所述的生球是指含有大量水分的陶粒。
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