CN106622109A - 一种镧改性赤泥除铬吸附剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种镧改性赤泥除铬吸附剂的制备方法，属于环保新材料和废水处理领域。制备步骤是将氯化镧和经去离子水洗涤的赤泥充分烘干。按镧与赤泥的质量比0.6～1加入去离子水搅拌混合均匀，调节pH值至4～8后搅拌至呈泥浆状。将混合均匀的溶液放入烘箱中充分烘干，烘干后充分研磨破碎。恒温100℃～400℃焙烧3小时。最后室温冷却，研磨破碎，用去离子水洗涤，烘干，研磨，筛分至80目。该吸附剂对水中六价铬的吸附量达到17.3465mg/g。本发明具有实现固体废物再利用和开发废水处理新材料的双重意义。

Description

一种镧改性赤泥除铬吸附剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种除铬吸附剂，具体涉及一种对重金属铬的吸附具有低成本高效能的镧改性赤泥吸附剂的制备方法，属于环保新材料和废水处理领域。
背景技术
铬广泛地被用于与制革、电镀、铬盐与铬生产、纺织印染、铬矿冶炼及等众多工业的生产中。因此，这些行业排放的废水中普遍含有铬。铬在在废水中主要以Cr(III)和Cr(VI)的形式存在。Cr(VI)可使血红蛋白转变为高铁血红蛋；并可干扰体内的氧化、还原和水解过程，从而危害人类健康。在已报道的重金属污染事件中，铬污染排在第2位，仅次于铅。因此，铬污染水体修复和含铬废水净化处理越来越受到关注。含Cr(VI)废水的处理方法主要有化学还原沉淀法、吸附法、离子交换法、电渗析法以及微生物法等。其中，吸附法因为价格低廉，操作简单，处理效果好且无二次污染等特点而受到关注。
目前关于铬处理的吸附剂主要有活性炭、沸石、粉煤灰、膨润土、壳聚糖以及一些生物材料。CN103599750A公开了一种利用无机酸水解麦秆得到糖酸溶液，糖溶液在高压下缩聚炭化，于特定条件下制备高效吸附水中六价铬离子的多孔碳的方法；CN103933951A公开了一种基于壳聚糖为原料，在高压水热反应釜中进行反应，制备富含羟基和胺基而又耐酸的新型碳材料的制备方法；CN103585963A公开了一种出芽短梗霉发酵麦麸生物吸附剂的制备方法，这些方法制备的吸附剂大多由于吸附量小或吸附剂成本高等问题而不能推广使用。因此，制备价格低廉且吸附效果好的吸附剂成为亟待解决的问题。
为了寻找价格低廉的吸附剂原料，越来越多的学者将目光投注在工业副产物和农业废弃物上。赤泥是氧化铝工业生产过程中产生的强碱性工业废渣，每生产1t氧化铝可产生1.0-1.3t的赤泥。据估计，全世界氧化铝工业每年产生的赤泥超过6000万t，我国氧化铝生产过程中每年产生的赤泥量超过600万t。大量赤泥堆放造成浪费空间，环境污染。赤泥因具有颗粒细小，多孔隙，比表面大等特点，被广泛的应用于废水吸附处理研究中。
镧具有稀土元素独特的4f电子结构，被广泛的应用于工业催化和物质改性中。本发明公布一种制备新型镧改性赤泥除铬吸附剂的方法。该吸附剂具有良好的吸附能力。
发明内容
本发明的目的是针对现有赤泥大量堆存无法得到有效处理和利用的现状，结合水中重金属难以治理的问题热点，提供一种制备新型的镧改性赤泥吸附剂的方法，同时实现赤泥废物利用和废水处理。
本发明通过以下技术方案来实现：
(1)使用去离子水将工业废弃物赤泥洗涤并过滤，在烘箱中充分烘干，研磨，筛分至80目备用；氯化镧在烘箱中充分烘干，备用；
(2)将氯化镧和赤泥按镧与赤泥的质量比(0.6-1)：1(优选为0.6：1)加入去离子水搅拌混合均匀，呈泥浆状，调节pH值至4-8(优选为6)；
(3)将步骤(2)混合均匀的泥浆充分烘干，烘干后充分研磨破碎；
(4)将步骤(3)烘干破碎后的材料放入马弗炉中100℃-400℃(优选为400℃)恒温焙烧3小时，冷却至室温；
(5)将步骤(4)材料研磨破碎，用去离子水洗涤，烘干，研磨，筛分至80目，即得到镧改性赤泥吸附剂。
本发明的镧改性赤泥吸附剂用于水中铬(如重铬酸钾)的吸附，其中水中铬的浓度可在40-130mg/L，铬溶液的pH为7-9。
本发明的优点在于，在相同的吸附条件下，赤泥经过本制备方法的改性，对水中铬的吸附量大大提高，可由0.2333mg/g提高到17.3465mg/g，吸附量提高到了74倍之多。
附图说明
图1为实施例6中制备的镧改性赤泥除铬吸附剂的扫描电镜(SEM)照片。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。
对比例1
称取经去离子水洗涤的赤泥8.4989g和氯化镧1.5011g共10g加入坩埚中。加入去离子水搅拌混合均匀，滴加盐酸或氢氧化钠溶液调节pH值至8。将混合均匀的溶液放入105℃烘箱中干燥24h，烘干后充分研磨。然后放入马弗炉中400℃烧结，冷却至室温。研磨破碎，用去离子水洗涤，烘干，研磨，经过80目筛筛分，即得到镧改性赤泥吸附剂。
将0.4g吸附剂与40mg/L的重铬酸钾溶液在pH＝7的条件下反应3h，吸附量为2.3978mg/g。
实施例2
称取经去离子水洗涤的赤泥4.8550g和氯化镧5.1450g共10g加入坩埚中。加入去离子水搅拌混合均匀，滴加盐酸或氢氧化钠溶液调节pH值至6。将混合均匀的溶液放入105℃烘箱中干燥24h，烘干后充分研磨。然后放入马弗炉中200℃烧结，冷却至室温，研磨破碎，用去离子水洗涤，烘干，研磨，经过80目筛筛分，即得到镧改性赤泥吸附剂。
将0.4g吸附剂与40mg/L的重铬酸钾溶液在pH＝7的条件下反应3h，吸附量达到8.6026mg/g。
实施例3
称取经去离子水洗涤的赤泥4.8550g和氯化镧5.1450g共10g加入坩埚中。加入去离子水搅拌混合均匀，滴加盐酸或氢氧化钠溶液调节pH值至6。将混合均匀的溶液放入105℃烘箱中干燥24h，烘干后充分研磨。然后放入马弗炉中400℃烧结，冷却至室温，研磨破碎，用去离子水洗涤，烘干，研磨，经过80目筛筛分，即得到镧改性赤泥吸附剂。
将0.4g吸附剂与40mg/L的重铬酸钾溶液在pH＝7的条件下反应3h，吸附量达到9.7384mg/g。
实施例4
称取经去离子水洗涤的赤泥4.1443g和氯化镧5.8557g共10g加入坩埚中。加入去离子水搅拌混合均匀，滴加盐酸或氢氧化钠溶液调节pH值至6。将混合均匀的溶液放入105℃烘箱中干燥24h，烘干后充分研磨。然后放入马弗炉中400℃烧结，冷却至室温，研磨破碎，用去离子水洗涤，烘干，研磨，经过80目筛筛分，即得到镧改性赤泥吸附剂。
将0.4g吸附剂与40mg/L的重铬酸钾溶液在pH＝7的条件下反应3h，吸附量达到9.7594mg/g。
实施例5
称取经去离子水洗涤的赤泥3.6151g和氯化镧6.3849g共10g加入坩埚中。加入去离子水搅拌混合均匀，滴加盐酸或氢氧化钠溶液调节pH值至6。将混合均匀的溶液放入105℃烘箱中干燥24h，烘干后充分研磨。然后放入马弗炉中400℃烧结，冷却至室温，研磨破碎，用去离子水洗涤，烘干，研磨，经过80目筛筛分，即得到镧改性赤泥吸附剂。
将0.4g吸附剂与40mg/L的重铬酸钾溶液在pH＝7的条件下反应3h，吸附量达到9.6963mg/g。
实施例6
称取经去离子水洗涤的赤泥4.8550g和氯化镧5.1450g共10g加入坩埚中。加入去离子水搅拌混合均匀，滴加盐酸或氢氧化钠溶液调节pH值至6。将混合均匀的溶液放入105℃烘箱中干燥24h，烘干后充分研磨。然后放入马弗炉中400℃烧结，冷却至室温，研磨破碎，用去离子水洗涤，烘干，研磨，经过80目筛筛分，即得到镧改性赤泥吸附剂。
将0.4g吸附剂与130mg/L的重铬酸钾溶液在pH＝9的条件下反应3h，吸附量达到17.3465mg/g。

Claims (6)

1.一种镧改性赤泥除铬吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)使用去离子水将工业废弃物赤泥洗涤并过滤，在烘箱中充分烘干，研磨，筛分至80目备用；氯化镧在烘箱中充分烘干，备用；
(2)将氯化镧和赤泥按镧与赤泥的质量比(0.6-1)：1加入去离子水搅拌混合均匀，呈泥浆状，调节pH值至4-8；
(3)将步骤(2)混合均匀的泥浆充分烘干，烘干后充分研磨破碎；
(4)将步骤(3)烘干破碎后的材料放入马弗炉中100℃-400℃恒温焙烧3小时，冷却至室温；
(5)将步骤(4)材料研磨破碎，用去离子水洗涤，烘干，研磨，筛分至80目，即得到镧改性赤泥吸附剂。
2.按照权利要求1所述的一种镧改性赤泥除铬吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)镧与赤泥的质量比0.6：1。
3.按照权利要求1所述的一种镧改性赤泥除铬吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)调节pH值至6。
4.按照权利要求1所述的一种镧改性赤泥除铬吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)400℃恒温焙烧。
5.按照权利要求1-4任一项方法制备得到的镧改性赤泥除铬吸附剂。
6.按照权利要求1-4任一项方法制备得到的镧改性赤泥除铬吸附剂得应用，用于水中铬的吸附，其中水中铬的浓度可在40-130mg/L，铬溶液的pH为7-9。
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