CN110052256B - 一种用于处理重金属废水的吸附剂 - Google Patents

一种用于处理重金属废水的吸附剂 Download PDF

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Abstract

本发明属于环保技术领域，公开了一种用于处理重金属废水的吸附剂，制备方法如下，取P123、HCl水溶液、水，于35‑45℃下搅拌均匀30h，逐滴加入正硅酸四乙酯，在90℃下于聚四氟乙烯容器内静置晶化30h，再加入环五聚二甲基硅氧烷、四氢甲基嘧啶羧酸，搅拌20h，取出冷却后用蒸馏水洗涤、抽滤，烘干后用酸化乙醇回流24h，水洗至中性，真空干燥后得到吸附剂。采用P123、HCl、正硅酸四乙酯、水等原料，制备得到的硅基介孔材料，作为处理重金属废水的吸附剂，能对重金属废水中的重金属离子起到良好的吸附和去除作用，如Cu2+/Pb2+等金属离子，制备方法简单、重金属离子去除率高。

Description

一种用于处理重金属废水的吸附剂
技术领域
本发明属于环保技术领域，特别涉及一种用于处理重金属废水的吸附剂。
背景技术
随着现代工业的快速发展，废水的排放量急剧增加，工业废水中含有多种重金属离子如铜、铅、锌、镉、等，造成我国水体重金属污染问题十分突出，重金属废水主要来源于矿山开采、钢铁以及有色金属冶炼、金属材料和金属制品的加工及使用过程，这些重金属离子经过水体富集到生物链中，最终进入人体，对人类健康造成极大的危害，因此，如何治理重金属废水受到国内外各界的普遍重视。
目前重金属废水处理方法主要有化学沉淀法、离子交换法、电解法、膜分离发和吸附法。化学沉淀法是目前使用较为普遍的方法，通过化学反应使废水中的重金属离子转变为不溶于水的沉淀物，具有占地面积大、处理量小、选择性差等缺点。离子交换法一次性投资大，竖直容易受到污染或氧化失效，再生频繁，操作费用较高。
吸附法是常用的重金属离子污染物处理技术，因其吸附材料价廉易得、不需要复杂装置和添加额外化学物质等特点而被越来越多地应用。因此，有必要寻求一种制备简单、去除率高的吸附剂。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于处理重金属废水的吸附剂，具有吸附重金属离子效果好的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种用于处理重金属废水的吸附剂，制备方法如下，取P123、HCl水溶液、水，于35-45℃下搅拌均匀30h，逐滴加入正硅酸四乙酯，在90℃下于聚四氟乙烯容器内静置晶化30h，再加入环五聚二甲基硅氧烷、四氢甲基嘧啶羧酸，原料各组分的摩尔比为P123：HCl：水：正硅酸四乙酯：环五聚二甲基硅氧烷：四氢甲基嘧啶羧酸＝0.017：6.1：165：1：1.3：0.6，搅拌20h，取出冷却后用蒸馏水洗涤、抽滤，烘干后用酸化乙醇回流24h，水洗至中性，真空干燥后得到用于处理重金属废水的吸附剂。
通过采用上述技术方案，根据国际纯碎和应用化学联合会的规定，多孔材料可分三类，一般孔径小于2.0nm的多孔材料是微孔材料，孔径大于50nm的多孔材料是大孔材料，介于微孔和大孔之间的多孔材料是介孔材料，其孔径在2.0-50nm之间。P123是一种非离子表面活性剂，用作模板剂，P123、HCl、正硅酸四乙酯、水制备得到硅基介孔材料，在制备过程中加入环五聚二甲基硅氧烷、四氢甲基嘧啶羧酸，能对制备的硅基介孔材料进行改性处理，制备出一种新的硅基介孔材料，其具有两维六方孔道，能对重金属离子废水中重金属离子起到十分优异的吸附效果，如Cu2+、Pb2+、Hg2+，均具有高吸附容量。
本发明的进一步设置为：P123、HCl水溶液、水于38℃下搅拌均匀。
本发明的进一步设置为：水洗至中性的物料与三异丙醇柠檬酸酯混合均匀，物料与三异丙醇柠檬酸酯的摩尔比为1:0.8。
本发明的进一步设置为：真空干燥的温度为75℃。
本发明的进一步设置为：烘干温度为50℃。
本发明的进一步设置为：HCl水溶液的浓度为1mol/L。
本发明的有益效果是：采用P123、HCl、正硅酸四乙酯、水等原料，制备得到的硅基介孔材料，作为处理重金属废水的吸附剂，能对重金属废水中的重金属离子起到良好的吸附和去除作用，如Cu2+/Pb2+等金属离子，制备方法简单、重金属离子去除率高。
具体实施方式
下面将对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：一种用于处理重金属废水的吸附剂，制备方法如下，取P123、HCl水溶液、水，于45℃下搅拌均匀30h，逐滴加入正硅酸四乙酯，在90℃下于聚四氟乙烯容器内静置晶化30h，再加入环五聚二甲基硅氧烷、四氢甲基嘧啶羧酸，原料各组分的摩尔比为P123：HCl：水：正硅酸四乙酯：环五聚二甲基硅氧烷：四氢甲基嘧啶羧酸＝0.017：6.1：165：1：1.3：0.6，搅拌20h，取出冷却后用蒸馏水洗涤、抽滤，在50℃条件下烘干后用酸化乙醇回流24h，水洗至中性，在75℃的温度下真空干燥后得到用于处理重金属废水的吸附剂。酸化乙醇的配置如下：每300mL无水乙醇含20mL36wt％的浓盐酸。
实施例2：一种用于处理重金属废水的吸附剂，制备方法如下，取P123、HCl水溶液、水，于35℃下搅拌均匀30h，逐滴加入正硅酸四乙酯，在90℃下于聚四氟乙烯容器内静置晶化30h，再加入环五聚二甲基硅氧烷、四氢甲基嘧啶羧酸，原料各组分的摩尔比为P123：HCl：水：正硅酸四乙酯：环五聚二甲基硅氧烷：四氢甲基嘧啶羧酸＝0.017：6.1：165：1：1.3：0.6，搅拌20h，取出冷却后用蒸馏水洗涤、抽滤，在50℃条件下烘干后用酸化乙醇回流24h，水洗至中性，在75℃的温度下真空干燥后得到用于处理重金属废水的吸附剂。酸化乙醇的配置如下：每300mL无水乙醇含20mL36wt％的浓盐酸。
实施例3：一种用于处理重金属废水的吸附剂，制备方法如下，取P123、HCl水溶液、水，于38℃下搅拌均匀30h，逐滴加入正硅酸四乙酯，在90℃下于聚四氟乙烯容器内静置晶化30h，再加入环五聚二甲基硅氧烷、四氢甲基嘧啶羧酸，原料各组分的摩尔比为P123：HCl：水：正硅酸四乙酯：环五聚二甲基硅氧烷：四氢甲基嘧啶羧酸＝0.017：6.1：165：1：1.3：0.6，搅拌20h，取出冷却后用蒸馏水洗涤、抽滤，在50℃条件下烘干后用酸化乙醇回流24h，水洗至中性得到物料，将物料与三异丙醇柠檬酸酯混合均匀，物料与三异丙醇柠檬酸酯的摩尔比为1：0.8，在75℃的温度下真空干燥后得到用于处理重金属废水的吸附剂。酸化乙醇的配置如下：每300mL无水乙醇含20mL36wt％的浓盐酸。
对比例：一种用于处理重金属废水的吸附剂，制备方法如下，取P123、HCl水溶液、水，于45℃下搅拌均匀30h，逐滴加入正硅酸四乙酯，在90℃下于聚四氟乙烯容器内静置晶化30h，原料各组分的摩尔比为P123：HCl：水：正硅酸四乙酯＝0.017：6.1：165：1，搅拌20h，取出冷却后用蒸馏水洗涤、抽滤，在50℃条件下烘干后用酸化乙醇回流24h，水洗至中性，在75℃的温度下真空干燥后得到用于处理重金属废水的吸附剂。酸化乙醇的配置如下：每300mL无水乙醇含20mL36wt％的浓盐酸。
实验部分
对Cu2+的吸附性能试验
分别称取50mg实施例1-3、对比例中的吸附剂，分别加入到4份50mLCu2+溶液(1mmol/L)中，于25℃、180r/min振荡吸附200min，过滤后，测定吸附平衡后溶液中的金属离子浓度，计算各实施例及对比例处理后的去除率，并在表1中列出，去除率的计算公式如下
r＝(Co-Ce)/Co×100％；
r为吸附平衡时重金属离子的去除率，％；Co为重金属离子的初始浓度，mg/L；Ce为吸附平衡后溶液中重金属离子的浓度，mg/L；
对Pb2+的吸附性能试验
分别称取50mg实施例1-3、对比例中的吸附剂，分别加入到4份50mLCu2+溶液(100mgl/L)中，于25℃、180r/min振荡吸附200min，过滤后，测定吸附平衡后溶液中的金属离子浓度，计算各实施例及对比例处理后的去除率，并在表1中列出，去除率的计算公式如下
r＝(Co-Ce)/Co×100％；
r为吸附平衡时重金属离子的去除率，％；Co为重金属离子的初始浓度，mg/L；Ce为吸附平衡后溶液中重金属离子的浓度，mg/L；
表1试验结果
Figure BDA0002079710000000031
Figure BDA0002079710000000041
表1的试验结果可知，实施例1-3对Cu2+、Pb2+具有十分优异的吸附去除能力。

Claims (6)

1.一种用于处理重金属废水的吸附剂，其特征在于：制备方法如下，取P123、HCl水溶液、水，于35-45℃下搅拌均匀30h，逐滴加入正硅酸四乙酯，在90℃下于聚四氟乙烯容器内静置晶化30h，再加入环五聚二甲基硅氧烷、四氢甲基嘧啶羧酸，原料各组分的摩尔比为P123：HCl：水：正硅酸四乙酯：环五聚二甲基硅氧烷：四氢甲基嘧啶羧酸＝0.017：6.1：165：1：1.3：0.6，搅拌20h，取出冷却后用蒸馏水洗涤、抽滤，烘干后用酸化乙醇回流24h，水洗至中性，真空干燥后得到用于处理重金属废水的吸附剂。
2.根据权利要求1所述的用于处理重金属废水的吸附剂，其特征在于：P123、HCl水溶液、水于38℃下搅拌均匀。
3.根据权利要求1所述的用于处理重金属废水的吸附剂，其特征在于：水洗至中性的物料与三异丙醇柠檬酸酯混合均匀，物料与三异丙醇柠檬酸酯的摩尔比为1:0.8。
4.根据权利要求1所述的用于处理重金属废水的吸附剂，其特征在于：真空干燥的温度为75℃。
5.根据权利要求1所述的用于处理重金属废水的吸附剂，其特征在于：烘干温度为50℃。
6.根据权利要求1所述的用于处理重金属废水的吸附剂，其特征在于：HCl水溶液的浓度为1mol/L。
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