CN108393070A - 一种用于净化水质的复合型高效吸附剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及净水剂技术领域，具体涉及一种用于净化水质的复合型高效吸附剂。高效吸附剂的成分包括：木质活性炭、煅烧膨润土、煤焦油、羟甲基纤维素、改性碳酸钙、巯基木质纤维素、蒙脱土、氢氧化钠溶液、羟基磷灰石、粘结剂和造孔剂。其中，羟基磷灰石为脱硫石膏经磷酸盐溶液浸泡后，送入到聚四氟乙烯反应釜中陈化、离心，最后经洗涤、干燥、研磨后得到的粉剂；粘结剂为凹凸棒粘土；造孔剂为碳酸铵、碳酸氢铵和碳酸氢钠中的一种或多种的混合物。该吸附剂的吸附效率高，能够吸附的污染物更加广谱，并且由于使用了大量工业副产品，可显著降低吸附剂的生产成本，环保和经济效益更高。

Description

一种用于净化水质的复合型高效吸附剂
技术领域
本发明涉及净水剂技术领域，具体涉及一种用于净化水质的复合型高效吸附剂。
背景技术
人类的生产生活中会产生大量的废水，这些废水中含有对生物有害的重金属、有机物物和悬浮物等污染物，如果不对这些废水进行净化处理，直接排入到环境中，会对生态水资源造成严重地污染，影响人类和生物界其他生命体的正常生理活动。
吸附是进行废水处理中最重要的一个环节，通过特定的吸附剂，可以将废水中的有机物、重金属和无机物进行有效吸收，从而将水质净化到可以直接排放的程度，环保处理过程中使用的吸附剂主要由活性炭、带孔树脂、活性白土、硅藻土等，这些吸附剂的吸附效果好，选择吸附性强，可以对特定的污染物进行定向清除。
但是这些吸附剂成分的资源大多是不可再生资源，尤其是活性炭等生物质资源材料，使用后不可以回收利用，利用这些物质进行水质净化处理的成本较高；此外，由于需要针对不同的污染物成分，使用不同种类的吸附剂进行分步、定向清除，因此这种处理方式的工艺过程也相对复杂。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种用于净化水质的复合型高效吸附剂，该吸附剂的吸附效率高，能够吸附的污染物更加广谱，并且由于使用了大量工业副产品，可显著降低吸附剂的生产成本，环保和经济效益更高。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种用于净化水质的复合型高效吸附剂，按照质量份数，高效吸附剂中包括：木质活性炭70-80份，煅烧膨润土30-35份，煤焦油6-10份，羟甲基纤维素5-8份，改性碳酸钙30-50份，巯基木质纤维素20-30份，蒙脱土15-17份，0.5mol/L的氢氧化钠溶液70-80份，羟基磷灰石25-30份，粘结剂25-28份，造孔剂7-10份。
优选地，按照质量份数，该高效吸附剂中包括：木质活性炭75-78份，煅烧膨润土32-33份，煤焦油7-8份，羟甲基纤维素6-7份，改性碳酸钙35-40份，巯基木质纤维素24-25份，蒙脱土16-17份，0.5mol/L的氢氧化钠溶液75-77份，羟基磷灰石27-28份，粘结剂26-27份，造孔剂8-9份。
本发明中，改性碳酸钙的制备方法为：向20%的氢氧化钙料浆中通入二氧化碳气体，并向料浆中加入10%的过硫酸钙溶液和25%的水合肼溶液充分搅拌，过硫酸钙溶液的加入量为料浆容积的5%，水合肼溶液的加入量为料浆容积的8%，二氧化碳气体的通入量以使得料浆酸碱度呈中性为止，然后将料浆过滤，干燥，干燥后粉碎再与占干物质质量7%的聚丙烯酸钠分散剂混合均匀，最后将混合物用5倍体积的去离子水分散制得悬浮液，悬浮液喷雾干燥，制得所需改性碳酸钙。
优选地，羟基磷灰石为脱硫石膏经磷酸盐溶液浸泡后，送入到聚四氟乙烯反应釜中陈化、离心，最后经洗涤、干燥、研磨后得到200-250目粉剂。
优选地，煅烧膨润土的煅烧温度为650-700℃，煅烧时间为3-5h。
优选地，粘结剂为凹凸棒粘土，凹凸棒粘土的目数为250-300目。
优选地，造孔剂为碳酸铵、碳酸氢铵和碳酸氢钠中的一种或多种的混合物。
本发明提供的高效吸附剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）按照质量份数，将巯基木质纤维素浸入到氢氧化钠溶液中，再将蒙脱土加入到混合液中充分搅拌得到悬浮液，将悬浮液以60-70℃的温度水浴加热反应4-5h，反应过程中以150-180r/min的转速进行搅拌，反应完成后将产物洗涤至中性，再干燥处理后的得到所需组分A；
（2）按照质量份数，将组分A和木质活性炭、煅烧膨润土、煤焦油、羟甲基纤维素和改性碳酸钙混合均匀，然后研磨后过200-250目筛，得到混合物B；
（3）将混合物B与粘结剂、造孔剂按质量份数比混合，加入占混合粉料质量20-25%的去离子水后拌料、造粒、煅烧，得到所需高效吸附剂，其中，煅烧温度为400-500℃，煅烧时间为2-3h。
本发明具有如下的有益效果：
该型吸附剂对污染物的吸附具有更加广谱的特点，由于使用了巯基木质纤维素和蒙脱土制备法复合制剂，因此可以对有机物和无机悬浮物进行有效吸附，材料中的羟基石灰石等成分经过改性、陈化后，对重金属的吸附性能得到显著增强。
活性炭主要用于吸附悬浮物的微型不溶性无机物，为了降低对活性炭的使用，该型吸附剂中还使用了一种改性碳酸钙，这种该型的碳酸钙具有质量强，多孔疏松的特点，可以代替活性炭作为无机物吸附剂使用，这种材料与活性炭相比材料成本低，同时也更加环保，可以降低对生物质资源的消耗。另外，材料中使用的粘结剂为凹凸棒粘土，这种物质本身也是一种有效吸附剂材料，对于重金属成分具有较好的吸附效果。
由于吸附性能更强，吸附对象更加广谱，该型吸附剂在使用过程可以代替多种选择性吸附剂使用，能够降低水质净化的工艺流程。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种用于净化水质的复合型高效吸附剂，按照质量份数，高效吸附剂中包括：木质活性炭70份，煅烧膨润土30份，煤焦油6份，羟甲基纤维素5份，改性碳酸钙30份，巯基木质纤维素20份，蒙脱土15份，0.5mol/L的氢氧化钠溶液70份，羟基磷灰石25份，粘结剂25份，造孔剂7份。
本实施例中，改性碳酸钙的制备方法为：向20%的氢氧化钙料浆中通入二氧化碳气体，并向料浆中加入10%的过硫酸钙溶液和25%的水合肼溶液充分搅拌，过硫酸钙溶液的加入量为料浆容积的5%，水合肼溶液的加入量为料浆容积的8%，二氧化碳气体的通入量以使得料浆酸碱度呈中性为止，然后将料浆过滤，干燥，干燥后粉碎再与占干物质质量7%的聚丙烯酸钠分散剂混合均匀，最后将混合物用5倍体积的去离子水分散制得悬浮液，悬浮液喷雾干燥，制得所需改性碳酸钙。
其中，原料成分中的羟基磷灰石为脱硫石膏经磷酸盐溶液浸泡后，送入到聚四氟乙烯反应釜中陈化、离心，最后经洗涤、干燥、研磨后得到200目粉剂。煅烧膨润土的煅烧温度为650℃，煅烧时间为3h；粘结剂为凹凸棒粘土，凹凸棒粘土的目数为250目；造孔剂为碳酸铵。
本实施例提供的高效吸附剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）按照质量份数，将巯基木质纤维素浸入到氢氧化钠溶液中，再将蒙脱土加入到混合液中充分搅拌得到悬浮液，将悬浮液以60℃的温度水浴加热反应4h，反应过程中以150r/min的转速进行搅拌，反应完成后将产物洗涤至中性，再干燥处理后的得到所需组分A；
（2）按照质量份数，将组分A和木质活性炭、煅烧膨润土、煤焦油、羟甲基纤维素和改性碳酸钙混合均匀，然后研磨后过200目筛，得到混合物B；
（3）将混合物B与粘结剂、造孔剂按质量份数比混合，加入占混合粉料质量20%的去离子水后拌料、造粒、煅烧，得到所需高效吸附剂，其中，煅烧温度为400℃，煅烧时间为2h。
实施例2
一种用于净化水质的复合型高效吸附剂，按照质量份数，高效吸附剂中包括：木质活性炭80份，煅烧膨润土35份，煤焦油10份，羟甲基纤维素8份，改性碳酸钙50份，巯基木质纤维素30份，蒙脱土17份，0.5mol/L的氢氧化钠溶液80份，羟基磷灰石30份，粘结剂28份，造孔剂10份。
本实施例中，改性碳酸钙的制备方法为：向20%的氢氧化钙料浆中通入二氧化碳气体，并向料浆中加入10%的过硫酸钙溶液和25%的水合肼溶液充分搅拌，过硫酸钙溶液的加入量为料浆容积的5%，水合肼溶液的加入量为料浆容积的8%，二氧化碳气体的通入量以使得料浆酸碱度呈中性为止，然后将料浆过滤，干燥，干燥后粉碎再与占干物质质量7%的聚丙烯酸钠分散剂混合均匀，最后将混合物用5倍体积的去离子水分散制得悬浮液，悬浮液喷雾干燥，制得所需改性碳酸钙。
其中，原料成分中的羟基磷灰石为脱硫石膏经磷酸盐溶液浸泡后，送入到聚四氟乙烯反应釜中陈化、离心，最后经洗涤、干燥、研磨后得到250目粉剂。煅烧膨润土的煅烧温度为700℃，煅烧时间为5h；粘结剂为凹凸棒粘土，凹凸棒粘土的目数为300目；造孔剂为碳酸铵和碳酸氢钠的混合物。
本实施例提供的高效吸附剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）按照质量份数，将巯基木质纤维素浸入到氢氧化钠溶液中，再将蒙脱土加入到混合液中充分搅拌得到悬浮液，将悬浮液以70℃的温度水浴加热反应5h，反应过程中以180r/min的转速进行搅拌，反应完成后将产物洗涤至中性，再干燥处理后的得到所需组分A；
（2）按照质量份数，将组分A和木质活性炭、煅烧膨润土、煤焦油、羟甲基纤维素和改性碳酸钙混合均匀，然后研磨后过250目筛，得到混合物B；
（3）将混合物B与粘结剂、造孔剂按质量份数比混合，加入占混合粉料质量25%的去离子水后拌料、造粒、煅烧，得到所需高效吸附剂，其中，煅烧温度为500℃，煅烧时间为3h。
实施例3
一种用于净化水质的复合型高效吸附剂，按照质量份数，高效吸附剂中包括：木质活性炭75份，煅烧膨润土33份，煤焦油8份，羟甲基纤维素7份，改性碳酸钙32份，巯基木质纤维素25份，蒙脱土16份，0.5mol/L的氢氧化钠溶液75份，羟基磷灰石27份，粘结剂26份，造孔剂9份。
本实施例中，改性碳酸钙的制备方法为：向20%的氢氧化钙料浆中通入二氧化碳气体，并向料浆中加入10%的过硫酸钙溶液和25%的水合肼溶液充分搅拌，过硫酸钙溶液的加入量为料浆容积的5%，水合肼溶液的加入量为料浆容积的8%，二氧化碳气体的通入量以使得料浆酸碱度呈中性为止，然后将料浆过滤，干燥，干燥后粉碎再与占干物质质量7%的聚丙烯酸钠分散剂混合均匀，最后将混合物用5倍体积的去离子水分散制得悬浮液，悬浮液喷雾干燥，制得所需改性碳酸钙。
其中，原料成分中的羟基磷灰石为脱硫石膏经磷酸盐溶液浸泡后，送入到聚四氟乙烯反应釜中陈化、离心，最后经洗涤、干燥、研磨后得到230目粉剂。煅烧膨润土的煅烧温度为670℃，煅烧时间为4h；粘结剂为凹凸棒粘土，凹凸棒粘土的目数为270目；造孔剂为碳酸铵、碳酸氢铵和碳酸氢钠的混合物。
本发明提供的高效吸附剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）按照质量份数，将巯基木质纤维素浸入到氢氧化钠溶液中，再将蒙脱土加入到混合液中充分搅拌得到悬浮液，将悬浮液以65℃的温度水浴加热反应4.5h，反应过程中以165r/min的转速进行搅拌，反应完成后将产物洗涤至中性，再干燥处理后的得到所需组分A；
（2）按照质量份数，将组分A和木质活性炭、煅烧膨润土、煤焦油、羟甲基纤维素和改性碳酸钙混合均匀，然后研磨后过230目筛，得到混合物B；
（3）将混合物B与粘结剂、造孔剂按质量份数比混合，加入占混合粉料质量20%的去离子水后拌料、造粒、煅烧，得到所需高效吸附剂，其中，煅烧温度为450℃，煅烧时间为2.5h。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于净化水质的复合型高效吸附剂，其特征在于：按照质量份数，所述高效吸附剂中包括：木质活性炭70-80份，煅烧膨润土30-35份，煤焦油6-10份，羟甲基纤维素5-8份，改性碳酸钙30-50份，巯基木质纤维素20-30份，蒙脱土15-17份，0.5mol/L的氢氧化钠溶液70-80份，羟基磷灰石25-30份，粘结剂25-28份，造孔剂7-10份。
2.根据权利要求1所述的一种用于净化水质的复合型高效吸附剂，其特征在于：按照质量份数，所述高效吸附剂中包括：木质活性炭75-78份，煅烧膨润土32-33份，煤焦油7-8份，羟甲基纤维素6-7份，改性碳酸钙35-40份，巯基木质纤维素24-25份，蒙脱土16-17份，0.5mol/L的氢氧化钠溶液75-77份，羟基磷灰石27-28份，粘结剂26-27份，造孔剂8-9份。
3.根据权利要求1所述的一种用于净化水质的复合型高效吸附剂，其特征在于：所述改性碳酸钙的制备方法为：向20%的氢氧化钙料浆中通入二氧化碳气体，并向料浆中加入10%的过硫酸钙溶液和25%的水合肼溶液充分搅拌，过硫酸钙溶液的加入量为料浆容积的5%，水合肼溶液的加入量为料浆容积的8%，二氧化碳气体的通入量以使得料浆酸碱度呈中性为止，然后将料浆过滤，干燥，干燥后粉碎再与占干物质质量7%的聚丙烯酸钠分散剂混合均匀，最后将混合物用5倍体积的去离子水分散制得悬浮液，悬浮液喷雾干燥，制得所需改性碳酸钙。
4.根据权利要求1所述的一种用于净化水质的复合型高效吸附剂，其特征在于：所述羟基磷灰石为脱硫石膏经磷酸盐溶液浸泡后，送入到聚四氟乙烯反应釜中陈化、离心，最后经洗涤、干燥、研磨后得到200-250目粉剂。
5.根据权利要求1所述的一种用于净化水质的复合型高效吸附剂，其特征在于：所述煅烧膨润土的煅烧温度为650-700℃，煅烧时间为3-5h。
6.根据权利要求1所述的一种用于净化水质的复合型高效吸附剂，其特征在于：所述粘结剂为凹凸棒粘土，凹凸棒粘土的目数为250-300目。
7.根据权利要求1所述的一种用于净化水质的复合型高效吸附剂，其特征在于：所述造孔剂为碳酸铵、碳酸氢铵和碳酸氢钠中的一种或多种的混合物。
8.一种制备权利要求1-7任意一项所述的高效吸附剂的方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）按照质量份数，将巯基木质纤维素浸入到氢氧化钠溶液中，再将蒙脱土加入到混合液中充分搅拌得到悬浮液，将悬浮液以60-70℃的温度水浴加热反应4-5h，反应过程中以150-180r/min的转速进行搅拌，反应完成后将产物洗涤至中性，再干燥处理后的得到所需组分A；
（2）按照质量份数，将组分A和木质活性炭、煅烧膨润土、煤焦油、羟甲基纤维素和改性碳酸钙混合均匀，然后研磨后过200-250目筛，得到混合物B；
（3）将混合物B与粘结剂、造孔剂按质量份数比混合，加入占混合粉料质量20-25%的去离子水后拌料、造粒、煅烧，得到所需高效吸附剂，其中，煅烧温度为400-500℃，煅烧时间为2-3h。
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