CN104383882A - 一种制取重金属铬吸附剂的方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种制取重金属铬吸附剂的方法及应用，属于制取重金属吸附剂技术领域；本发明用十六烷基三甲基溴化铵（HDTMA）改性磷石膏制取重金属铬吸附剂，具体方法为将磷石膏进行预处理，去除磷石膏中的杂质，采用去离子水洗涤，干燥研磨得到样品；将十六烷基三甲基溴化铵（HDTMA）添加至去离子水中得到改性液；将改性液加至磷石膏粉末中，搅拌干燥后得到吸附剂成品；本发明所述方法可以改变磷石膏的表面电性，增加对重金属铬的吸附能力；实现对重金属离子复合溶液中铬离子的高度专一性吸附；操作条件简单，且吸附剂成品产率极高。
Description
技术领域
本发明涉及一种制取重金属铬吸附剂的方法及应用，属于制取重金属吸附剂技术领域。
背景技术
磷石膏是磷肥生产过程中的副产物，我国磷石膏堆存量已超过2.5亿吨，并以每年6000万t的速度增长，其资源化利用的主要方向为建材产品的制造，但利用率不到20%，堆存的磷石膏不仅占用了大量土地，而且还造成了环境污染。此外，也给排放企业带来比较沉重的经济负担。
磷石膏在利用上可以用于处理重金属废水，是一种以废治废的方法，但未经改性的磷石膏处理重金属废水主要依靠吸附作用，但其吸附容量与比表面积均较低，直接用来处理含重金属废水不能达到国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的重金属排放要求。
在公开号为CN103908949A的专利中公开了一种污泥基活性炭的制备方法及处理电镀含铬废水的方法；该方法为将污泥干燥、活化、微波处理、洗涤、烘干步骤后制成吸附剂，该方法主要使制得的吸附剂比表面积和孔径增大，从而提高对废水中铬的吸附能力。
在公开号为CN103657595A的专利中公开了一种利用废弃茶叶制作吸附包及处理废水中铬的方法；该方法通过亲水性聚丙烯膜作为外包膜，包裹废弃茶叶粉包制得吸附剂包后用于吸附废水中的铬，该吸附剂主要通过茶叶的多孔结构吸附废水中的铬。
上述重金属铬吸附剂制作方法简单，成本低廉。但是仅通过利用并提高吸附剂本身的比表面积及孔径的方式吸附废水中的重金属铬，存在一定的局限性。本发明通过添加十六烷基三甲基溴化铵（HDTMA）对磷石膏进行改性，制取新型吸附剂，可以大幅度提升磷石膏表面电性，从而提高吸附性能，同时可以达到以废治废的目的。
国外已有研究证明，未进行改性的磷石膏具有一定的吸附特性，在适宜的条件下对重金属离子具有一定的吸附性能，从而实现了磷石膏的资源化综合利用。但目前国内外尚无利用十六烷基三甲基溴化铵（HDTMA）改性磷石膏制取重金属铬吸附剂的报道研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制取重金属铬吸附剂的方法，具体包括以下步骤
（1）将磷石膏采用去离子水洗涤至中性，减压抽滤后，在60-90℃环境中干燥12-24h，研磨磷石膏样品至160-200目得到预处理后的磷石膏；
（2）按十六烷基三甲基溴化铵与去离子水质量比为1:4-1:6的比例将十六烷基三甲基溴化铵添加至去离子水中，在25~30℃环境下，搅拌0.3-1.5h，配制成有机改性溶液；
（3）按每1ml步骤（2）中得到的有机改性溶液中添加5~10g预处理后的磷石膏的比例将预处理得到的磷石膏加至有机改性溶液中，于25-30℃下搅拌0.5-2h，减压抽滤，用蒸馏水洗涤2-5次至中性，得到滤饼，在60-90℃下干燥12-24h，研磨后过160-200目筛，得到吸附剂。
本发明的另一目的在于将制取的重金属铬吸附剂用于吸附重金属铬，包括以下步骤：将吸附剂以投加量为5-10g/L，废水浓度为30~50mg/L，室温25~30℃，pH=7~8，混合并搅拌，接触60-120分钟后过滤，并测定处理后的滤液中铬离子的含量。
本发明的有益效果：
（1）本发明利用十六烷基三甲基溴化铵对磷石膏进行处理，可以改变磷石膏的表面电性，增加对重金属铬的吸附能力；
（2）本发明制取得到的重金属铬吸附剂，可实现对重金属离子复合溶液中铬离子的高度专一性吸附，且总体吸附量较高，吸附剂对重金属铬的吸附量可达45.4mg/g，因而对含铬工业废水的治理和水环境的改善具有重要的实际意义；
（3）本发明操作条件简单，且吸附剂成品产率极高，产率可达到99%。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1
（1）将磷石膏采用去离子水洗涤3次至中性，减压抽滤后，在60℃环境中干燥24h，研磨磷石膏样品至160目得到预处理后的磷石膏；
（2）将5g十六烷基三甲基溴化铵（HDTMA）溶于20g去离子水中，在25℃下搅拌0.3h，得到有机改性溶液；
（3）按每1ml步骤（2）中得到的有机改性溶液中添加5g预处理后的磷石膏的比例将预处理得到的磷石膏加至有机改性溶液中，于25℃下搅拌2h，减压抽滤，用蒸馏水洗涤2次至中性，得到滤饼，在60℃下干燥12h，研磨后过160目筛，得到HDTMA改性吸附剂。
（4）将吸附剂以投加量为5g/L，废水浓度为30mg/L，室温25℃，pH=7，混合并搅拌，接触60分钟后过滤，处理后的滤液中铬的含量为2.5mg/L。
实施例2
（1）将磷石膏采用去离子水洗涤3次至中性，减压抽滤后，在80℃环境中干燥18h，研磨磷石膏样品至180目得到预处理后的磷石膏；
（2）将5g十六烷基三甲基溴化铵（HDTMA）溶于25g去离子水中，在28℃下搅拌1h，得到有机改性溶液；
（3）按每1ml步骤（2）中得到的有机改性溶液中添加8g预处理后的磷石膏的比例将预处理得到的磷石膏加至有机改性溶液中，于28℃下搅拌0.5h，减压抽滤，用蒸馏水洗涤2次至中性，得到滤饼，在75℃下干燥18h，研磨后过180目筛，得到HDTMA改性吸附剂。
（4）将吸附剂以投加量为8g/L，废水浓度为40mg/L，室温28℃，pH=8，混合并搅拌，接触90分钟后过滤，处理后的滤液中铬的含量为1.8mg/L。
实施例3
（1）将磷石膏采用去离子水洗涤3次至中性，减压抽滤后，在90℃环境中干燥12h，研磨磷石膏样品至200目得到预处理后的磷石膏；
（2）将5g十六烷基三甲基溴化铵（HDTMA）溶于30g去离子水中，在30℃下搅拌0.3h，得到有机改性溶液；
（3）按每1ml步骤（2）中得到的有机改性溶液中添加10g预处理后的磷石膏的比例将预处理得到的磷石膏加至有机改性溶液中，于30℃下搅拌1h，减压抽滤，用蒸馏水洗涤2次至中性，得到滤饼，在90℃下干燥24h，研磨后过200目筛，得到HDTMA改性吸附剂。
（4）将吸附剂以投加量为10g/L，废水浓度为50mg/L，室温30℃，pH=8，混合并搅拌，接触120分钟后过滤，处理后的滤液中铬的含量为1.2mg/L。
Claims (3)
1.一种制取重金属铬吸附剂的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）将磷石膏采用去离子水洗涤至中性，减压抽滤后进行干燥，然后将磷石膏样品研磨至160-200目得到预处理后的磷石膏；
（2）按十六烷基三甲基溴化铵与去离子水质量比为1:4-1:6的比例将十六烷基三甲基溴化铵添加至去离子水中，在25~30℃环境下，搅拌0.3-1.5h，配制成有机改性溶液；
（3）按每1ml步骤（2）中得到的有机改性溶液中添加5~10g预处理后的磷石膏的比例将预处理得到的磷石膏加至有机改性溶液中，于25-30℃下搅拌0.5-2h，减压抽滤，用蒸馏水洗涤至中性，得到滤饼后进行干燥，然后进行研磨后过160-200目筛，得到吸附剂。
2.根据权利要求1所述的制取重金属铬吸附剂的方法，其特征在于：步骤（1）中所述干燥条件为在60-90℃下干燥12-24h，步骤（3）中干燥条件为于60-90℃下干燥12-24h。
3.权利要求1所述的制取重金属铬吸附剂用于吸附重金属铬，其特征在于：将吸附剂以投加量为5-10g/L，废水浓度为30~50mg/L，室温25~30℃，pH=7~8，混合并搅拌，接触60-120分钟后过滤，并测定处理后的滤液中铬离子的含量。
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