CN108262001A - 高效常温脱镉耐水吸附剂及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高效常温脱镉耐水吸附剂及其制备方法与应用。耐水吸附剂的原料组分按重量份计，包括：活性组分40～95重量份、黏结剂1～40重量份和胶黏剂1～30重量份。制备方法：将活性组分和黏结剂搅拌均匀，制成混合物；将混合物滚动成型，期间加入水和胶黏剂；干燥，之后高温焙烧，得到用于脱镉的耐水吸附剂。本发明提供的高效常温脱镉的耐水吸附剂，基于离子交换作用和吸附作用，将脱镉剂装填在有进出水口的玻璃罐或不锈钢反应器中，常温下将含镉废水按一定的流速进入，出水即为处理后的可排放废水；本发明耐水吸附剂不仅能够有效避免二次污染，避免络合物不易沉降等优点，而且所需的处理设备简单、占地面积小，具有推广使用的价值。

Description

高效常温脱镉耐水吸附剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种高效常温脱镉耐水吸附剂及其制备方法与应用。
背景技术
众所周知，镉化合物是一类对生物体有高度毒害作用的化学物质，人体的镉中毒主要是通过消化道与呼吸道摄取被镉污染的水、食物、空气而引起的。镉在人体内的积蓄作用，潜伏期可长达10～30年，其中毒性最大的为可溶性氯化镉，含镉废水是危害最严重的重金属废水之一。金属镉虽无病理学意义，但镉的化合物则毒性很大。
2002年颁布的《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中规定I类水中的镉含量必须低于0.001mg/L，II～IV类水中的镉含量必须低于0.005mg/L，V类水中的镉含量不超过0.01mg/L。《污水综合排放标准》(GB8978-1996)规定污染物总镉的最高允许排放浓度为0.1mg/L；《污水排入城市下水道水质标准》(CJ3082-1999)规定污水排入城市下水道污染物中镉的最高允许排放浓度为0.1mg/L。
传统含镉废水处理的方法有离子交换法、化学处理法、电解法和反渗透技术。其中，离子交换法根据交换树脂类型和质量的不同，交换容量与再生洗脱率较低，因而操作工序较为复杂，且需消耗较多的药品；化学处理法工艺流程简单，技术成熟，操作简便，运行费用低，但废水中物质回收价值较低；电解法最大的优点是可以回收金属镉，操作也较为简单，但能耗较高，运行成本要求较高；反渗透法处理效果较好，但投资和运行成本较高，且容易产生膜的堵塞现象，从而影响其稳定运行。此外，上述方法中，化学处理法是最常用的含镉废水处理方法，但该工艺存在过程繁琐、反应过程沉渣多、络合物不易沉降、易致二次污染、操作条件苛刻和实际操作难等缺点。
基于此，提供一种能够有效用于含镉废水处理的方法尤为重要。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明旨在提供一种高效常温脱镉耐水吸附剂及其制备方法与应用。本发明提供的高效常温脱镉的耐水吸附剂，基于离子交换作用和吸附作用，将脱镉剂装填在有进出水口的玻璃罐或不锈钢反应器中，常温下用输水泵将含镉废水按一定的流速进入，出水即为处理后的可排放废水；本发明耐水吸附剂不仅能够有效避免二次污染，避免络合物不易沉降等优点，而且所需的处理设备简单、占地面积小，具有推广使用的价值。
为此，本发明提供如下技术方案：
第一方面，本发明提供一种用于脱镉的耐水吸附剂，耐水吸附剂的原料组分包括：活性组分、黏结剂和胶黏剂。
优选地，耐水吸附剂的原料组分按重量份计，包括：活性组分40～95重量份、黏结剂1～40重量份和胶黏剂1～30重量份。
优选地，活性组分包括菱镁矿粉、方解石粉、白云石粉、碱石灰粉、硫化钠、硫化钙和硫酸铁中的一种或多种；黏结剂包括粘土、膨润土、高岭土、棒棒土、羊肚土和水泥中一种或多种；胶黏剂包括果胶、硅胶、树胶、田菁胶和植物胶中一种或多种。需要说明的是，对于上述物质，直接市售购买即可。
第二方面，本发明提供一种用于脱镉的耐水吸附剂的制备方法，包括以下步骤：S101：将活性组分和黏结剂搅拌均匀，制成混合物；S102：将S101得到的混合物滚动成型，期间加入水和胶黏剂；S103：将S102得到的产物进行干燥，之后高温焙烧，得到用于脱镉的耐水吸附剂。
优选地，S101中，搅拌时间为10～80min。
优选地，S102中，滚动成型于糖衣机中进行。
优选地，S103中，干燥的温度为70～150℃，干燥的时间为1～24h。
优选地，S103中，高温焙烧于马弗炉中进行，且高温焙烧的温度为500～900℃，焙烧时间为1～10h。
第三方面，本发明提供的耐水吸附剂在常温脱镉过程中的应用，包括以下步骤：将耐水吸附剂放置于有进出水口的玻璃管或不锈钢管中，常温下用输水泵将含镉废水按一定的流速进入，于出水口得到处理后的可排放废水。其中，处理后的可排放废水指标达到《污水综合排放标准》，切镉含量指标稳定低于0.1mg/L。
优选地，将流速按照反应停留时间来计，反应停留时间为10～60min。。
本发明提供的上述技术方案具有以下优点：
(1)申请人经过大量研究发现：本发明提供的高效常温脱镉的耐水吸附剂，基于离子交换作用和吸附作用，将脱镉剂装填在有进出水口的玻璃罐或不锈钢反应器中，常温下用输水泵将含镉废水按一定的流速进入，出水即为处理后的可排放废水。此外，本发明耐水吸附剂不仅能够有效避免二次污染，避免络合物不易沉降等优点，而且所需的处理设备简单、占地面积小，具有推广使用的价值。
(2)本发明的高效常温脱镉的耐水吸附剂，其制备原料中除活性组分，还包括黏结剂和胶黏剂，这些有效地提高了成型工艺，为处理含重金属镉废水提供了更多的比表面积，从而反应过程中增强了吸附功能。
(3)本发明的高效常温脱镉的耐水吸附剂，处理过程中反应系统仅需有进出水口的玻璃罐或不锈钢反应器，设备相对简单，占地面积小，能有效避免二次污染，避免络合物不易沉降等优点。因此，采用高效脱镉剂的方法，可确保含重金属镉的废水处理出水中的镉总量能够达到排放标准。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
下面将对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚的说明本发明的技术方案，因此只作为实例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规试剂商店购买得到的。
以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，数据为三次重复实验的平均值或平均值±标准差。
需要说明的是，本发明的含镉废水原料由成都某集团公司提供的含镉废水(与电镀废水分开处理)，经检测：原液的pH为8，Cd2+浓度为85mg/L。
下面结合具体实施方式进行说明：
实施例一
本实施例提供一种用于脱镉的耐水吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
S101：称取900g菱镁矿粉、100g碱石灰粉、300g粘土放入混碾机中混碾20min，制成混合物。
S102：称取300g水和100g果胶混合均匀作为胶料，将S101得到的混合物放入糖衣机进行滚动成球，制成Ф3-6mm球状成型物。
S103：将S102得到的球状成型物放入干燥箱在85℃下干燥15小时，将干燥后的物放入马弗炉中，并在600℃恒温焙烧4小时，待温度降到室温后取出，得到高效常温脱镉的耐水吸附剂。
实施例二
本实施例提供一种用于脱镉的耐水吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
S101：称取600g方解石粉、500g碱石灰pH粉、300g高岭土放入混碾机中混碾35min，制成混合物。
S102：称取200g水和200g硅胶混合均匀作为胶料，将S101得到的混合物放入糖衣机进行滚动成球，制成Ф3-6mm球状成型物。
S103：将S102得到的球状成型物放入干燥箱在110℃下干燥5小时，将干燥后的物放入马弗炉中，并在700℃恒温焙烧4小时，待温度降到室温后取出，得到高效常温脱镉的耐水吸附剂。
实施例三
本实施例提供一种用于脱镉的耐水吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
S101：称取400g菱镁矿粉、700g白云石粉、400g膨润土放入混碾机中混碾20min，制成混合物。
S102：称取250g水和150g树胶混合均匀作为胶料，将S101得到的混合物放入糖衣机进行滚动成球，制成Ф3-6mm球状成型物。
S103：将S102得到的球状成型物放入干燥箱在120℃下干燥3小时，将干燥后的物放入马弗炉中，并在750℃恒温焙烧3小时，待温度降到室温后取出，得到高效常温脱镉的耐水吸附剂。
实施例四
本实施例提供一种用于脱镉的耐水吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
S101：称取400g菱镁矿粉、300g碱石灰粉、400g白云石粉、200g粘土、150g膨润土放入混碾机中混碾45min，制成混合物。
S102：称取200g水、100g果胶、100g田菁胶混合均匀作为胶料，将S101得到的混合物放入糖衣机进行滚动成球，制成Ф3-6mm球状成型物。
S103：将S102得到的球状成型物放入干燥箱在90℃下干燥10小时，将干燥后的物放入马弗炉中，并在550℃恒温焙烧8小时，待温度降到室温后取出，得到高效常温脱镉的耐水吸附剂。
实施例五
本实施例提供一种用于脱镉的耐水吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
S101：称取300g碱石灰粉、300g硫化钠粉、400g硫化钙、200g棒棒土、150g水泥放入混碾机中混碾50min，制成混合物。
S102：称取200g水、100g植物胶、150g田菁胶混合均匀作为胶料，将S101得到的混合物放入糖衣机进行滚动成球，制成Ф3-6mm球状成型物。
S103：将S102得到的球状成型物放入干燥箱在115℃下干燥5小时，将干燥后的物放入马弗炉中，并在600℃恒温焙烧6小时，待温度降到室温后取出，得到高效常温脱镉的耐水吸附剂。
另外，为了进一步说明本发明高效常温脱镉的耐水吸附剂的优势，检测各实施例出水口的各指标数据，并由此计算Cd去除率，具体数据如表1所示。
表1本发明耐水吸附剂的脱镉性能列表
当然，除了实施例一至实施例五列举的情况，其他原料组分的种类和重量百分比、制备过程中的条件和参数等也是可以的。
本发明提供的高效常温脱镉的耐水吸附剂，基于离子交换作用和吸附作用，将脱镉剂装填在有进出水口的玻璃罐或不锈钢反应器中，常温下用输水泵将含镉废水按一定的流速进入，出水即为处理后的可排放废水。此外，本发明耐水吸附剂不仅能够有效避免二次污染，避免络合物不易沉降等优点，而且所需的处理设备简单、占地面积小，具有推广使用的价值。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于脱镉的耐水吸附剂，其特征在于：
所述耐水吸附剂的原料组分包括：活性组分、黏结剂和胶黏剂。
2.根据权利要求1所述的用于脱镉的耐水吸附剂，其特征在于：
所述耐水吸附剂的原料组分按重量份计，包括：活性组分40～95重量份、黏结剂1～40重量份和胶黏剂1～30重量份。
3.根据权利要求2所述的用于脱镉的耐水吸附剂，其特征在于：
所述活性组分包括菱镁矿粉、方解石粉、白云石粉、碱石灰粉、硫化钠、硫化钙和硫酸铁中的一种或多种；
所述黏结剂包括粘土、膨润土、高岭土、棒棒土、羊肚土和水泥中一种或多种；
所述胶黏剂包括果胶、硅胶、树胶、田菁胶和植物胶中一种或多种。
4.权利要求1～3任一项所述的用于脱镉的耐水吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S101：将活性组分和黏结剂搅拌均匀，制成混合物；
S102：将所述S101得到的混合物滚动成型，期间加入水和胶黏剂；
S103：将所述S102得到的产物进行干燥，之后高温焙烧，得到所述用于脱镉的耐水吸附剂。
5.根据权利要求4所述的用于脱镉的耐水吸附剂的制备方法，其特征在于：
所述S101中，搅拌时间为10～80min。
6.根据权利要求4所述的用于脱镉的耐水吸附剂的制备方法，其特征在于：
所述S102中，所述滚动成型于糖衣机中进行。
7.根据权利要求4所述的用于脱镉的耐水吸附剂的制备方法，其特征在于：
所述S103中，所述干燥的温度为70～150℃，干燥的时间为1～24h。
8.根据权利要求4所述的用于脱镉的耐水吸附剂的制备方法，其特征在于：
所述S103中，所述高温焙烧于马弗炉中进行，且高温焙烧的温度为500～900℃，焙烧时间为1～10h。
9.权利要求1～3任一项所述的耐水吸附剂在常温脱镉过程中的应用，其特征在于，包括以下步骤：
将耐水吸附剂放置于有进出水口的玻璃管或不锈钢管中，常温下用输水泵将含镉废水按一定的流速进入，于出水口得到处理后的可排放废水；
其中，处理后的可排放废水中的镉含量低于0.1mg/L。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：
将流速按照反应停留时间来计，反应停留时间为10～60min。
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