CN109847704A - 一种利用滇池疏浚底泥制备重金属铬吸附剂的方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用滇池疏浚底泥制备重金属铬吸附剂的方法及应用，属于重金属吸附剂技术领域。本发明将去除杂质的滇池疏浚底泥进行去离子水洗涤至中性，固液分离，固体置于温度为60~90℃条件下恒温处理12~24h并研磨至粒径为160~200目得到预处理疏浚底泥；将预处理疏浚底泥加入到十六烷基三甲基溴化铵有机改性溶液中改性处理即得重金属铬吸附剂。本发明方法可以改变滇池疏浚底泥的表面电性，增加对重金属铬的吸附能力，并且制备方法既可资源化滇池疏浚底泥，又可降低处理含铬废水的成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用滇池疏浚底泥制备重金属铬吸附剂的方法及应用，属于重金属铬吸附剂技术领域。
背景技术
滇池疏浚底泥不同于其它的固体废物，在于它具有以下几个主要特征：（1）底泥营养盐污染：滇池是一个水体更换缓慢的湖泊，湖底底泥中氮、磷营养盐的含量比较高，草海底泥中总氮含量为0.62～2.42%，总磷含量为0.04～0.40%；（2）微生物、病原体含量高，滇池底泥中含有各种致病菌、病毒、寄生虫卵和有害昆虫卵等，不加处理，直接施用或弃置，可能会污染食物链；（3）有机物含量高，容易腐化发臭，恶臭污染环境，同时向大气排放温室气体。
目前，滇池疏浚淤泥主要采用堆场长期堆存的处理方式，所选堆场均位于滇池岸边。由于滇池淤泥的疏挖量很大，并且滇池淤泥的有害成分（如重金属）较多，难以将淤泥作为堆肥处理，形成的滇池淤泥作为一个永久的污染物长期堆存于滇池周边，潜在的有害性依然存在，滇池淤泥中的污染成份在一定的条件下，仍能通过各种途径回归滇池。如果滇池淤泥的处置不采用减量化、无害化、资源化的终端处理方式，滇池淤泥的堆存将长期占用大量的土地资源，也将阻碍滇池污染综合治理的顺利进行。
含铬废水主要含有六价铬，也有少量的三价铬。由于六价铬对农业生产及入民健康有严重危害，所以要进行处理。含铬废水所含污染物质比较复杂，但处理的主要对象是六价铬，不管用什么方式，首先都将六价铬变成三价铬，然后排放或回收利用。国内外含铬废水的治理方法主要有电解法、化学法和离子交换法。电解还原法中铁板耗量较多，污泥中混有大量的氢氧化铁，利用价值低，需妥善处理；离子交换法虽然资源回收和闭路循环方面发挥了主导作用，但其投资费用大、操作管理复杂，一般的中小型企业难于适应；化学法中引入其他金属离子，且有较大的材料成本费。由于吸附法具有成本的﹑容易操作；对重金属进行处理时，对金属离子的吸附选择性好以及稳定性强；吸附剂的再生利用效果较佳的特点，吸附法被广泛地应用于各工业废水处理中。除吸附量﹑吸附速率和吸附剂稳定性以外，研究者们也致力于寻找廉价原料作为吸附重金属铬吸附剂。
目前，尚未有研究报到用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)改性滇池底泥用以吸附重金属铬。
发明内容
针对现有技术中滇池疏浚底泥的处理问题，提供一种利用滇池疏浚底泥制备重金属铬吸附剂的方法及应用，本发明利用十六烷基三甲基溴化铵对滇池疏浚底泥进行处理，可以改变疏浚底泥的表面电性，增加对重金属铬的吸附能力。
一种利用滇池疏浚底泥制备重金属铬吸附剂的方法，具体步骤如下：
（1）将去除杂质的滇池疏浚底泥进行去离子水洗涤至中性，固液分离，固体置于温度为60~90℃条件下恒温处理12~24h并研磨至粒径为160~200目，得到预处理疏浚底泥；
（2）将十六烷基三甲基溴化铵溶解到去离子水中配制成有机改性溶液；
（3）将步骤（1）的预处理疏浚底泥加入到步骤（2）的有机改性溶液中处理0.5~2.0h，减压抽滤得到固体，采用蒸馏水洗涤至中性，固体置于温度为60~90℃条件下恒温处理12~24h并研磨过筛得到重金属铬吸附剂；
所述步骤（2）的有机改性溶液中十六烷基三甲基溴化铵的浓度为0.01~0.02g/mL；
所述步骤（3）预处理疏浚底泥与有机改性溶液的固液比g:mL为(1~10):1；
本发明的重金属铬吸附剂用于吸附废水中重金属铬的方法，重金属铬吸附剂的投入量为1~5g/L，吸附温度为25~30℃，吸附时间为60~120min，吸附过程中废水的pH值为6~8。
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滇池疏浚底泥进行处理，可以改变疏浚底泥的表面电性，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18.92mg/g；
（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87.5%。
附图说明
图1为实施例1滇池疏浚底泥原样和重金属铬吸附剂的XRD图。
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1：一种利用滇池疏浚底泥制备重金属铬吸附剂的方法，具体步骤如下：
（1）将去除杂质的滇池疏浚底泥进行去离子水洗涤至中性，固液分离，固体置于温度为60℃条件下恒温处理24h并研磨至粒径为160~180目，得到预处理疏浚底泥；
（2）将十六烷基三甲基溴化铵溶解到去离子水中配制成有机改性溶液；其中有机改性溶液中十六烷基三甲基溴化铵的浓度为0.01g/mL；
（3）将步骤（1）的预处理疏浚底泥加入到步骤（2）的有机改性溶液中处理2.0h，减压抽滤得到固体，采用蒸馏水洗涤至中性，固体置于温度为60℃条件下恒温处理12h并研磨过160目筛得到重金属铬吸附剂；其中预处理疏浚底泥与有机改性溶液的固液比g:mL为1:1；
本实施例滇池疏浚底泥原样和重金属铬吸附剂的XRD图如图1所示，从图1中可知，重金属铬吸附剂的衍射谱图中含有明显的衍射峰，通过JADE软件分析，重金属铬吸附剂的XRD曲线的主要衍射峰的峰位和相对强度与标准图谱（JCPDF46-1045 ﹑JCPDF26-1079 和JCPDF47-1743）相对应；改性底泥的2θ角在26.639为SiO2﹑2θ角在26.603为C﹑2θ角在29.400为CaCO3.2θ角在26附近时，SiO2和C几乎重合在一起，CTMAB改性底泥存在规则且强度大的SiO2和CaCO3的衍射峰，说明经CTMAB改性后的滇池底泥主要结构及成分没有发生变化，图谱中没有发现CTMAB改性底泥的结晶衍射峰，可能是由于滇池底泥背景数量值较大，在反应过程中，CTMAB均匀分布于底泥中，导致没有出现相应的结晶峰。因此，SiO2是负载活性组分。改性后的底泥与溶液接触时，通过搅拌，加强了阳离子间的交换，因为，固液之间发生电荷转移从而使晶体表面带电，因而，底泥表面会出现两种不同属性的断面和层面，其层面晶体结构中的Si4+易被阳离子Cr6+所取代，从而降低了溶液中Cr6+的浓度；
本实施例重金属铬吸附剂用于吸附废水中重金属铬的方法，重金属铬吸附剂的投入量为1g/L，吸附温度为25℃，吸附时间为60min，吸附过程中废水的pH值为7，吸附处理前废水中铬离子浓度为30mg/L，吸附处理后铬的含量为5.31mg/L，去除率为82.3%。
实施例2：一种利用滇池疏浚底泥制备重金属铬吸附剂的方法，具体步骤如下：
（1）将去除杂质的滇池疏浚底泥进行去离子水洗涤至中性，固液分离，固体置于温度为80℃条件下恒温处理18h并研磨至粒径为180~190目得到预处理疏浚底泥；
（2）将十六烷基三甲基溴化铵溶解到去离子水中配制成有机改性溶液；其中有机改性溶液中十六烷基三甲基溴化铵的浓度为0.02g/mL；
（3）将步骤（1）的预处理疏浚底泥加入到步骤（2）的有机改性溶液中处理0.5h，减压抽滤得到固体，采用蒸馏水洗涤至中性，固体置于温度为75℃条件下恒温处理18h并研磨过180目筛得到重金属铬吸附剂；其中预处理疏浚底泥与有机改性溶液的固液比g:mL为5:1；
本实施例重金属铬吸附剂用于吸附废水中重金属铬的方法，重金属铬吸附剂的投入量为5g/L，吸附温度为28℃，吸附时间为90min，吸附过程中废水的pH值为6，吸附处理前废水中铬离子浓度为35mg/L，吸附处理后铬的含量为5.39mg/L，去除率为84.6%。
实施例3：一种利用滇池疏浚底泥制备重金属铬吸附剂的方法，具体步骤如下：
（1）将去除杂质的滇池疏浚底泥进行去离子水洗涤至中性，固液分离，固体置于温度为90℃条件下恒温处理12h并研磨至粒径为190~200目得到预处理疏浚底泥；
（2）将十六烷基三甲基溴化铵溶解到去离子水中配制成有机改性溶液；其中有机改性溶液中十六烷基三甲基溴化铵的浓度为0.03g/mL；
（3）将步骤（1）的预处理疏浚底泥加入到步骤（2）的有机改性溶液中处理1.0h，减压抽滤得到固体，采用蒸馏水洗涤至中性，固体置于温度为90℃条件下恒温处理24h并研磨过200目筛得到重金属铬吸附剂；其中预处理疏浚底泥与有机改性溶液的固液比g:mL为10:1；
本实施例重金属铬吸附剂用于吸附废水中重金属铬的方法，重金属铬吸附剂的投入量为10g/L，吸附温度为30℃，吸附时间为120min，吸附过程中废水的pH值为8，吸附处理前废水中铬离子浓度为40mg/L，吸附处理后铬的含量为5.00mg/L，去除率为87.5%。
Claims (5)
1.一种利用滇池疏浚底泥制备重金属铬吸附剂的方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）将去除杂质的滇池疏浚底泥进行去离子水洗涤至中性，固液分离，固体置于温度为60~90℃条件下恒温处理12~24h并研磨至粒径为160~200目，得到预处理疏浚底泥；
（2）将十六烷基三甲基溴化铵溶解到去离子水中配制成有机改性溶液；
（3）将步骤（1）的预处理疏浚底泥加入到步骤（2）的有机改性溶液中处理0.5~2.0h，减压抽滤得到固体，采用蒸馏水洗涤至中性，固体置于温度为60~90℃条件下恒温处理12~24h并研磨过筛得到重金属铬吸附剂。
2.根据权利要求1所述利用滇池疏浚底泥制备重金属铬吸附剂的方法，其特征在于：步骤（2）的有机改性溶液中十六烷基三甲基溴化铵的浓度为0.01~0.02g/mL。
3.根据权利要求1所述利用滇池疏浚底泥制备重金属铬吸附剂的方法，其特征在于：步骤（3）预处理疏浚底泥与有机改性溶液的固液比g:mL为(1~10):1。
4.权利要求1~3所述利用滇池疏浚底泥制备重金属铬吸附剂的方法所制备的重金属铬吸附剂。
5.权利要求4所述重金属铬吸附剂用于吸附废水中重金属铬的方法，其特征在于：重金属铬吸附剂的投入量为1~5g/L，吸附温度为25~30℃，吸附时间为60~120min，吸附过程中废水的pH值为6~8。
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