CN105289487B - 一种赤泥基重金属离子吸附材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种赤泥基重金属离子吸附材料的制备方法，属于吸附剂制备领域。该方法以赤泥和莱阳石等石料为原料，经粉碎过筛后加入成孔剂和鸡蛋清以及面粉作为胶黏剂将原料搅拌均匀，用造粒机造粒后煅烧得多孔陶瓷颗粒，之后用强酸浸泡进行表面改性，再用无水乙醇洗净再用金属配合物浸渍液浸泡负载金属，放入戊二醇中使其充分交联，干燥后即得一种赤泥基重金属离子吸附材料。本发明制得的赤泥质重金属吸附材料具有极高的吸附效率，且易于实现固液分离，可循环使用3～5次，无形中降低了成本，且对环境无任何污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种赤泥基重金属离子吸附材料的制备方法，属于吸附剂制备领域。
背景技术
赤泥，是在制铝工业提取铝土矿中的氧化铝过程中排出的具有污染性且不可溶的废渣，是有色冶金行业中排放的大宗固体废弃物。赤泥中氧化铁含量较高，外观上呈现出赤红色，故称之为赤泥。但部分地区由于铝土矿成分的差别，有的因氧化铁含量较少呈棕色、黄色甚至灰白色。近年来，随着我国逐渐成为工艺大国，生产冶金氧化招的年产量逐年攀升，赤泥的年排放量也随之成倍的增长，由于国内各地铝土矿的品位存在差异，导致氧化铝的生产方法有所不同。赤泥呈强碱性，已成为生产氧化铝的最大污染源。据统计，每生产一吨氧化铝会产生一到两吨赤泥，而其利用率只有15%。
电镀行业、制革企业在工业生产过程中会产生大量的含镉废水，镉在废水中主要有三价镉和六价镉，三价镉毒性较低，可以以氢氧化物形式沉淀在自然状态中，六价镉具有强烈的毒性，其毒性是三价镉的百倍，六价镉可以容易的以游离态形式存在于自然环境中，迁移转化能力较强，对生物有致癌作用，其原理主要是能够进入人体血液与血液中与细胞内大分子结合，经氧化还原后将遗传密码改变，引起癌变。
发明内容
本发明主要解决的技术问题：针对目前赤泥作为重金属吸附材料多以粉末形式出现，但粉末状赤泥使用后难以实现固液分离的缺陷，提供了一种赤泥基重金属离子吸附材料的制备方法，该方法以赤泥和莱阳石等石料为原料，经粉碎过筛后加入成孔剂和鸡蛋清以及面粉作为胶黏剂将原料搅拌均匀，用造粒机造粒后煅烧得多孔陶瓷颗粒，之后用强酸浸泡进行表面改性，之后用无水乙醇洗净再用金属配合物浸渍液浸泡负载金属，放入戊二醇中使其充分交联，干燥后即得一种赤泥基重金属离子吸附材料。本发明制得吸附材料易于固液分离实现回收利用，且吸附效率高，对环境无任何污染。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）按质量百分比称取45～50%赤泥、15～20%莱阳土、10～12%蒙阴长石、10～13%生焦和5～20%透辉石放入碎石机进行粉碎，之后过100目标准筛得混合粉末，再将成孔剂白云石粉碎后过200目标准筛，备用；
（2）将上述预处理后的混合粉末放入球磨罐中以200～300r/min的转速球磨40～50min，之后取200～300g球磨后的粉末放入1000mL烧杯中，加入10～20g白云石粉，之后再加入500～600mL蒸馏水和10～20mL鸡蛋清以及30～50g面粉，放置在磁力搅拌机上以500～600r/min的转速搅拌10～20min，将充分混合均匀的坯料放入造粒机挤压造粒，颗粒粒径控制在5～6mm；
（3）将上述制得的颗粒在自然状态下陈化干燥24～30h，再移入烘箱在105～100℃条件下干燥2～3h，之后将干燥后的颗粒放入马弗炉中，先以8℃/min的速率梯度升温至500℃并保温20min，再以5℃/min的速率升温至1000～1200℃保温煅烧2～3h后冷却至室温制得多孔陶瓷颗粒；
（4）将上述制得的多孔陶瓷颗粒粉碎后过5～10目标准筛，之后移入超声清洗仪中超声洗涤10～20min，去除表面和孔道中的杂质，取200～300g清洗干净后的颗粒放入1000mL烧杯中，加入500～600mL质量浓度为30%的硫酸溶液中，摇床振荡浸泡24～30h，之后取出用去离子水冲洗至pH为6～7，放入烘箱干燥得到活化后的多孔陶瓷颗粒；
（5）量取200～300mL浓度为0.01～0.02mol/L的氯化铁溶液放入500mL烧杯中，之后移入水浴锅，升温至35～40℃，放置在磁力搅拌机上边搅拌边加入20～30g壳聚糖粉末，并保持转速为200～300r/min搅拌2～3h，制得金属配合浸渍液；
（6）将50～100g活化后的多孔陶瓷粉末放入300～500mL上述制得的金属配合浸渍液中，移入水浴锅，在45～50℃下浸泡4～5h，之后取出负载金属配合物的多孔陶瓷颗粒，用无水乙醇反复冲洗3～5次，再将其放入400～500mL质量浓度为25%的戊二醇溶液中，用磁力搅拌机搅拌12～18h，使其充分交联反应，取出后再用无水乙醇冲洗3～5次后放入烘箱，在105～110℃下烘干，即得一种赤泥基重金属离子吸附材料。
要写出本发明的原理
本发明的具体应用方法：将本发明制得的吸附材料投入待处理的高浓度镉离子废水中，投加量为30～50mg/L。经过6～12h的吸附后，经检测废水中的镉离子浓度由0.3mg/L降低到0.005mg/L以下，达到国家重金属离子排放标准。
本发明的有益效果：本发明制得的赤泥质重金属吸附材料具有极高的吸附效率，且易于实现固液分离，达到循环利用的目的，无形中降低了成本，且对环境无任何污染。
具体实施方式
按质量百分比称取45～50%赤泥、15～20%莱阳土、10～12%蒙阴长石、10～13%生焦和5～20%透辉石放入碎石机进行粉碎，之后过100目标准筛得混合粉末，再将成孔剂白云石粉碎后过200目标准筛，备用；将上述预处理后的混合粉末放入球磨罐中以200～300r/min的转速球磨40～50min，之后取200～300g球磨后的粉末放入1000mL烧杯中，加入10～20g白云石粉，之后再加入500～600mL蒸馏水和10～20mL鸡蛋清以及30～50g面粉，放置在磁力搅拌机上以500～600r/min的转速搅拌10～20min，将充分混合均匀的坯料放入造粒机挤压造粒，颗粒粒径控制在5～6mm；将上述制得的颗粒在自然状态下陈化干燥24～30h，再移入烘箱在105～100℃条件下干燥2～3h，之后将干燥后的颗粒放入马弗炉中，先以8℃/min的速率梯度升温至500℃并保温20min，再以5℃/min的速率升温至1000～1200℃保温煅烧2～3h后冷却至室温制得多孔陶瓷颗粒；将上述制得的多孔陶瓷颗粒粉碎后过5～10目标准筛，之后移入超声清洗仪中超声洗涤10～20min，去除表面和孔道中的杂质，取200～300g清洗干净后的颗粒放入1000mL烧杯中，加入500～600mL质量浓度为30%的硫酸溶液中，摇床振荡浸泡24～30h，之后取出用去离子水冲洗至pH为6～7，放入烘箱干燥得到活化后的多孔陶瓷颗粒；量取200～300mL浓度为0.01～0.02mol/L的氯化铁溶液放入500mL烧杯中，之后移入水浴锅，升温至35～40℃，放置在磁力搅拌机上边搅拌边加入20～30g壳聚糖粉末，并保持转速为200～300r/min搅拌2～3h，制得金属配合浸渍液；将50～100g活化后的多孔陶瓷粉末放入300～500mL上述制得的金属配合浸渍液中，移入水浴锅，在45～50℃下浸泡4～5h，之后取出负载金属配合物的多孔陶瓷颗粒，用无水乙醇反复冲洗3～5次，再将其放入400～500mL质量浓度为25%的戊二醇溶液中，用磁力搅拌机搅拌12～18h，使其充分交联反应，取出后再用无水乙醇冲洗3～5次后放入烘箱，在105～110℃下烘干，即得一种赤泥基重金属离子吸附材料。
实例1
按质量百分比称取45g赤泥、15g莱阳土、10g蒙阴长石、10g生焦和5g透辉石放入碎石机进行粉碎，之后过100目标准筛得混合粉末，再将成孔剂白云石粉碎后过200目标准筛，备用；将上述预处理后的混合粉末放入球磨罐中以200r/min的转速球磨40min，之后取200g球磨后的粉末放入1000mL烧杯中，加入10g白云石粉，之后再加入500mL蒸馏水和10mL鸡蛋清以及30g面粉，放置在磁力搅拌机上以500r/min的转速搅拌10min，将充分混合均匀的坯料放入造粒机挤压造粒，颗粒粒径控制在5mm；将上述制得的颗粒在自然状态下陈化干燥24h，再移入烘箱在105℃条件下干燥2h，之后将干燥后的颗粒放入马弗炉中，先以8℃/min的速率梯度升温至500℃并保温20min，再以5℃/min的速率升温至1000℃保温煅烧2h后冷却至室温制得多孔陶瓷颗粒；将上述制得的多孔陶瓷颗粒粉碎后过5目标准筛，之后移入超声清洗仪中超声洗涤10min，去除表面和孔道中的杂质，取200g清洗干净后的颗粒放入1000mL烧杯中，加入500mL质量浓度为30%的硫酸溶液中，摇床振荡浸泡24h，之后取出用去离子水冲洗至pH为6，放入烘箱干燥得到活化后的多孔陶瓷颗粒；量取200mL浓度为0.01mol/L的氯化铁溶液放入500mL烧杯中，之后移入水浴锅，升温至35℃，放置在磁力搅拌机上边搅拌边加入20g壳聚糖粉末，并保持转速为200r/min搅拌2h，制得金属配合浸渍液；将50g活化后的多孔陶瓷粉末放入300mL上述制得的金属配合浸渍液中，移入水浴锅，在45℃下浸泡4h，之后取出负载金属配合物的多孔陶瓷颗粒，用无水乙醇反复冲洗3次，再将其放入400mL质量浓度为25%的戊二醇溶液中，用磁力搅拌机搅拌12h，使其充分交联反应，取出后再用无水乙醇冲洗3次后放入烘箱，在105℃下烘干，即得一种赤泥基重金属离子吸附材料。
本发明的具体应用方法：将本发明制得的吸附材料投入待处理的高浓度镉离子废水中，投加量为30mg/L。经过6h的吸附后，经检测废水中的镉离子浓度由0.3mg/L降低到0.005mg/L，达到国家重金属离子排放标准。
实例2
按质量百分比称取48g赤泥、18g莱阳土、11g蒙阴长石、12g生焦和10g透辉石放入碎石机进行粉碎，之后过100目标准筛得混合粉末，再将成孔剂白云石粉碎后过200目标准筛，备用；将上述预处理后的混合粉末放入球磨罐中以250r/min的转速球磨45min，之后取250g球磨后的粉末放入1000mL烧杯中，加入15g白云石粉，之后再加入550mL蒸馏水和15mL鸡蛋清以及40g面粉，放置在磁力搅拌机上以550r/min的转速搅拌15min，将充分混合均匀的坯料放入造粒机挤压造粒，颗粒粒径控制在5mm；将上述制得的颗粒在自然状态下陈化干燥27h，再移入烘箱在108℃条件下干燥2h，之后将干燥后的颗粒放入马弗炉中，先以8℃/min的速率梯度升温至500℃并保温20min，再以5℃/min的速率升温至1100℃保温煅烧2h后冷却至室温制得多孔陶瓷颗粒；将上述制得的多孔陶瓷颗粒粉碎后过8目标准筛，之后移入超声清洗仪中超声洗涤15min，去除表面和孔道中的杂质，取250g清洗干净后的颗粒放入1000mL烧杯中，加入550mL质量浓度为30%的硫酸溶液中，摇床振荡浸泡27h，之后取出用去离子水冲洗至pH为6，放入烘箱干燥得到活化后的多孔陶瓷颗粒；量取250mL浓度为0.01mol/L的氯化铁溶液放入500mL烧杯中，之后移入水浴锅，升温至38℃，放置在磁力搅拌机上边搅拌边加入25g壳聚糖粉末，并保持转速为250r/min搅拌2～3h，制得金属配合浸渍液；将80g活化后的多孔陶瓷粉末放入400mL上述制得的金属配合浸渍液中，移入水浴锅，在48℃下浸泡4h，之后取出负载金属配合物的多孔陶瓷颗粒，用无水乙醇反复冲洗4次，再将其放入450mL质量浓度为25%的戊二醇溶液中，用磁力搅拌机搅拌15h，使其充分交联反应，取出后再用无水乙醇冲洗4次后放入烘箱，在108℃下烘干，即得一种赤泥基重金属离子吸附材料。
本发明的具体应用方法：将本发明制得的吸附材料投入待处理的高浓度镉离子废水中，投加量为40mg/L。经过9h的吸附后，经检测废水中的镉离子浓度由0.3mg/L降低到0.004mg/L，达到国家重金属离子排放标准。
实例3
按质量百分比称取50g赤泥、20g莱阳土、12g蒙阴长石、13%生焦和20g透辉石放入碎石机进行粉碎，之后过100目标准筛得混合粉末，再将成孔剂白云石粉碎后过200目标准筛，备用；将上述预处理后的混合粉末放入球磨罐中以300r/min的转速球磨50min，之后取300g球磨后的粉末放入1000mL烧杯中，加入20g白云石粉，之后再加入600mL蒸馏水和20mL鸡蛋清以及50g面粉，放置在磁力搅拌机上以600r/min的转速搅拌20min，将充分混合均匀的坯料放入造粒机挤压造粒，颗粒粒径控制在6mm；将上述制得的颗粒在自然状态下陈化干燥30h，再移入烘箱在100℃条件下干燥3h，之后将干燥后的颗粒放入马弗炉中，先以8℃/min的速率梯度升温至500℃并保温20min，再以5℃/min的速率升温至1200℃保温煅烧3h后冷却至室温制得多孔陶瓷颗粒；将上述制得的多孔陶瓷颗粒粉碎后过10目标准筛，之后移入超声清洗仪中超声洗涤20min，去除表面和孔道中的杂质，取300g清洗干净后的颗粒放入1000mL烧杯中，加入600mL质量浓度为30%的硫酸溶液中，摇床振荡浸泡30h，之后取出用去离子水冲洗至pH为7，放入烘箱干燥得到活化后的多孔陶瓷颗粒；量取300mL浓度为0.02mol/L的氯化铁溶液放入500mL烧杯中，之后移入水浴锅，升温至40℃，放置在磁力搅拌机上边搅拌边加入30g壳聚糖粉末，并保持转速为300r/min搅拌3h，制得金属配合浸渍液；将100g活化后的多孔陶瓷粉末放入500mL上述制得的金属配合浸渍液中，移入水浴锅，在50℃下浸泡5h，之后取出负载金属配合物的多孔陶瓷颗粒，用无水乙醇反复冲洗5次，再将其放入500mL质量浓度为25%的戊二醇溶液中，用磁力搅拌机搅拌18h，使其充分交联反应，取出后再用无水乙醇冲洗5次后放入烘箱，在110℃下烘干，即得一种赤泥基重金属离子吸附材料。
本发明的具体应用方法：将本发明制得的吸附材料投入待处理的高浓度镉离子废水中，投加量为50mg/L。经过12h的吸附后，经检测废水中的镉离子浓度由0.3mg/L降低到0.003mg/L，达到国家重金属离子排放标准。
Claims (1)
1.一种赤泥基重金属离子吸附材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）按质量百分比称取45～50%赤泥、15～20%莱阳土、10～12%蒙阴长石、10～13%生焦和5～20%透辉石放入碎石机进行粉碎，之后过100目标准筛得混合粉末，再将成孔剂白云石粉碎后过200目标准筛，备用；
（2）将上述预处理后的混合粉末放入球磨罐中以200～300r/min的转速球磨40～50min，之后取200～300g球磨后的粉末放入1000mL烧杯中，加入10～20g上述粉碎过筛的白云石粉，之后再加入500～600mL蒸馏水和10～20mL鸡蛋清以及30～50g面粉，放置在磁力搅拌机上以500～600r/min的转速搅拌10～20min，将充分混合均匀的坯料放入造粒机挤压造粒，颗粒粒径控制在5～6mm；
（3）将上述制得的颗粒在自然状态下陈化干燥24～30h，再移入烘箱在105～100℃条件下干燥2～3h，之后将干燥后的颗粒放入马弗炉中，先以8℃/min的速率梯度升温至500℃并保温20min，再以5℃/min的速率升温至1000～1200℃保温煅烧2～3h后冷却至室温制得多孔陶瓷颗粒；
（4）将上述制得的多孔陶瓷颗粒粉碎后过5～10目标准筛，之后移入超声清洗仪中超声洗涤10～20min，去除表面和孔道中的杂质，取200～300g清洗干净后的颗粒放入1000mL烧杯中，加入500～600mL质量浓度为30%的硫酸溶液中，摇床振荡浸泡24～30h，之后取出用去离子水冲洗至pH为6～7，放入烘箱干燥得到活化后的多孔陶瓷颗粒；
（5）量取200～300mL浓度为0.01～0.02mol/L的氯化铁溶液放入500mL烧杯中，之后移入水浴锅，升温至35～40℃，放置在磁力搅拌机上边搅拌边加入20～30g壳聚糖粉末，并保持转速为200～300r/min搅拌2～3h，制得金属配合浸渍液；
（6）将50～100g活化后的多孔陶瓷粉末放入300～500mL上述制得的金属配合浸渍液中，移入水浴锅，在45～50℃下浸泡4～5h，之后取出负载金属配合物的多孔陶瓷颗粒，用无水乙醇反复冲洗3～5次，再将其放入400～500mL质量浓度为25%的戊二醇溶液中，用磁力搅拌机搅拌12～18h，使其充分交联反应，取出后再用无水乙醇冲洗3～5次后放入烘箱，在105～110℃下烘干，即得一种赤泥基重金属离子吸附材料。
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