CN110227411A - 具有pH自调节能力材料的制备及处理含镉污水的方法 - Google Patents

具有pH自调节能力材料的制备及处理含镉污水的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110227411A
CN110227411A CN201910461648.1A CN201910461648A CN110227411A CN 110227411 A CN110227411 A CN 110227411A CN 201910461648 A CN201910461648 A CN 201910461648A CN 110227411 A CN110227411 A CN 110227411A
Authority
CN
China
Prior art keywords
self
cadmium
adjusting ability
preparation
sewage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910461648.1A
Other languages
English (en)
Inventor
秦娟
欧昌进
刘蔚
汤若文
高亮
杨文轩
王俊跃
农正杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nantong University
Original Assignee
Nantong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nantong University filed Critical Nantong University
Priority to CN201910461648.1A priority Critical patent/CN110227411A/zh
Publication of CN110227411A publication Critical patent/CN110227411A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/12—Naturally occurring clays or bleaching earth
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

本发明公开了一种具有pH自调节能力材料的制备方法及处理含镉污水的方法。所述制备方法为：以熔炼石英粉和生石灰为原料，按一定配比湿磨混合15‑30min，然后在蒸压釜90℃下消化2‑4h，再经蒸压养护，取出经105℃干燥，获得具有pH自调节能力的材料。所述处理含镉污水的方法为：(1)制备具有pH自调节能力的材料；(2)改变浸出时间、初始pH、温度、投加量，调控材料的pH自调节能力；(3)将材料投加到不同镉溶液污水中，经静态吸附去除溶液中的镉离子。本发明解决了高浓度含镉污水需投加pH调节剂、操作复杂且处理效果差的难题，具有科技创新性高、成本低廉、操作简单、处理效果好等特点，应用前景广阔。

Description

具有pH自调节能力材料的制备及处理含镉污水的方法
技术领域
本发明属于材料制备和环境工程水处理的技术领域，尤其是涉及一种具有pH自调节能力材料的制备方法及处理含镉污水的方法。
背景技术
污水中重金属对人体毒害作用明显，其中镉、铬、铅、汞、砷毒害作用最大，被称为“五毒”。这些毒性元素在水体当中不断地扩散、转移、分散、富集。富集之后的重金属在人体内产生更大的毒性，在化学上叫“毒性放大”。目前，污水中镉处理的问题是国内外报道的热点。含镉污水的处理方法很多，如吸附法、沉淀法、植物法、生物法、离子树脂交换法、电解法反渗透法等。沉淀法(氢氧化物或硫化物沉淀法)中溶液的pH对沉淀效果有很大的影响，调节pH操作繁琐，沉渣的堆放也会造成二次污染。植物法和生物法作为一种高效的微处理方法，具有耗能少、费用低等优点，但是从自然界得到的菌种耐镉能力相当差，无法实现工业化，阻碍其进一步实现在高浓度镉处理的应用。离子树脂交换法、电解法及反渗透法，对镉都有一定的去除效果，但均存在处理成本高及处理效果不好等缺点。
吸附法主要是利用具有高比表面积或特殊官能团的吸附材料对水中重金属离子进行吸附。吸附方式可分为物理吸附和化学吸附。吸附法作为传统的重金属污水处理方法，具有操作简便、效率高、能耗低、无二次污染、投资费用低等优点，被认为是去除水中重金属最有应用前景的方法。吸附剂是吸附法的核心，其性能优劣决定了分离效果的好坏。重金属污水的处理效果主要取决于吸附剂的比表面积、孔的结构特征和表面功能基团。因此，采用吸附法处理重金属污水最基本的和最大的挑战是研发高效的吸附剂。
基于此，本发明提供了一种具有pH自调节能力材料的制备及其在高浓度含镉污水中的应用，并且其具有原料易得、操作简单、环保价廉、应用前景广阔等优势。
发明内容
针对背景技术中的问题，本发明提供了一种具有pH自调节能力的材料的制备方法，并提供一种操作方便、工艺简单、效果显著的处理含高浓度镉污水的方法。
为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：
一种具有pH自调节能力材料的制备方法，所述方法如下：
以熔炼石英粉和生石灰为原料，按一定配比湿磨混合15-30min，然后在蒸压釜90℃下消化2-4h，再经蒸压养护，取出经105℃干燥，获得具有pH自调节能力的材料。
作为一种优选的方案，所述原料中Ca和Si的摩尔比为5：6。
作为一种优选的方案，湿磨混合中的水固重量比为15：1。
作为一种优选的方案，蒸压养护条件为温度205℃、压强1.6MPa，静态养护24h。
本发明的第二个目的是提供一种处理含高浓度镉污水的方法，所述方法包括如下步骤：
第一步：以熔炼石英粉和生石灰为原料，按一定配比湿磨混合15-30min，然后在蒸压釜90℃下消化2-4h，再经蒸压养护，取出经105℃干燥，获得具有pH自调节能力的材料；
第二步：改变浸出时间、初始pH、温度、投加量，调控所述材料的pH自调节能力；
第三步：将所述材料投加到不同镉溶液污水中，经静态吸附去除溶液中的镉离子。
第一步中，所获材料的主要晶相为纤维状托贝莫来石，比表面积达240.38m2/g。
通过改变外部因素(浸出时间、初始pH、温度、投加量等)，材料都可以实现自主供碱功能，静态浸出0.5h后水溶液pH值可调节至10.0左右。
第三步中，材料除高浓度镉工艺简单、效果显著，初始镉浓度150mg/L，静态吸附10.0h后，镉去除率达到99.93％，符合污水排放标准(GB8978-1996)规定的0.1mg/L。
作为一种优选的方案，在第一步中，所述原料中Ca和Si的摩尔比为5：6。
作为一种优选的方案，在第一步中，湿磨混合中的水固重量比为15：1。
作为一种优选的方案，在第一步中，蒸压养护条件为温度205℃、压强1.6MPa，静态养护24h。
作为一种优选的方案，在第二步中，浸出时间为10h、初始pH为6.5、温度为25℃、投加量为10g/L。
本发明原理：本发明制作的材料以托贝莫来石Ca5Si6O16(OH)2·4H2O作为主要晶相，其含有可溶性的OH-，如式(1)所示。因此，托贝莫来石晶相的存在使材料具有供碱特性。本发明制作的材料在水中0.5h后pH即在10.0左右，氢氧化镉沉淀析出的最佳pH范围大于10.0，因此，通过材料自主供碱，释放出的OH-与Cd2+反应，生成氢氧化镉Cd(OH)2沉淀并被材料表面吸附，如式(2)所示。
Ca5Si6O16(OH)2·4H2O→Ca2++2OH-+2[Ca2Si3O8·2H2O] (1)
Cd2++2OH-→Cd(OH)2↓ (2)
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
(1)本发明制作出的新型材料主要晶相为纤维状托贝莫来石，可以释放氢氧根离子，通过改变外部因素(浸出时间、初始pH、温度、投加量等)，材料都可以实现自主供碱功能，静态浸出0.5h后水溶液pH值可调节至10.0左右，实现自主调节pH的功能。(2)本发明所制作出的新型材料比表面积大，高达240.38m2/g，孔隙结构发达，吸附性能好。(3)本发明制作出的新型材料除高浓度镉工艺简单、效果显著，初始镉浓度150mg/L，静态吸附10h后，镉去除率达到99.93％，符合污水排放标准(GB8978-1996)规定的0.1mg/L。(4)本发明不需要复杂的反应条件，不需要额外投加任何化学试剂，反应时间短，工艺操作简单，成本低廉，应用前景广阔。
附图说明
图1是具有pH自调节能力材料的XRD图谱；
图2是材料静态浸出实验后溶液的pH变化图；
图3是具有pH自调节能力的水处理材料吸附除镉效果图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方案作详细的阐述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1：
以熔炼石英粉、石灰原料，按原料摩尔比Ca：Si＝5:6(即质量比熔炼石英粉：生石灰＝83.87：100)，水固比＝15：1的比例混合，采用湿式陶瓷球磨机湿磨混合15min，之后在蒸压釜中90℃条件下消化2h，再于205℃、1.6MPa的条件下蒸压养护24h，最后降温取出于105℃烘干而制得材料，其XRD图谱见图1。可见，托贝莫来石Ca5Si6O16(OH)2·4H2O是材料的主要晶相。
实施例2：
以熔炼石英粉、石灰原料，按原料摩尔比Ca：Si＝5:6(即质量比熔炼石英粉：生石灰＝83.87：100)，水固比＝15：1的比例混合，采用湿式陶瓷球磨机湿磨混合30min，之后在蒸压釜中90℃条件下消化4h，再于205℃、1.6MPa的条件下蒸压养护24h，最后降温取出于105℃烘干而制得材料。
实施例3：
采用水溶液静态浸出实验法测试托贝莫来石的pH调节能力。浸出条件：投加量10g/L，温度25℃、振速120r/min。经不同时间间隔(0h、0.5h、1h、2h、4h、6h、8h、10h)，测定溶液pH值，如图2所示。可见，托贝莫来石晶相的存在，使材料具有供碱作用，经静态浸出后水溶液的pH值可维持在10.0左右。
实施例4：
采用静态吸附实验研究材料对高浓度含镉污水的去除效果。配置不同浓度的镉溶液(50mg/L、100mg/L、150mg/L、250mg/L、400mg/L)，分别放入1L的锥形瓶中，投加量设为10g/L，盖紧瓶塞移入25℃的恒温振荡箱中，以120r/min的速率振荡，10h后经0.45μm的滤膜过滤提取水样，测定剩余镉浓度，计算除镉率，结果如图3所示。可见，随着镉浓度的增加，去除率依次下降，但都保持在99.5％以上。初始镉浓度为150mg/L时，吸附10.0h后的剩余镉浓度为0.10mg/L，去除率达99.93％，符合国家污水排放标准(镉浓度限值0.1mg/L)。
显然，上述实施案例仅仅是为了清楚的说明所作的例举，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍属于本发明权利要求的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种具有pH自调节能力材料的制备方法，其特征在于，所述方法为：
以熔炼石英粉和生石灰为原料，按一定配比湿磨混合15-30min，然后在蒸压釜90℃下消化2-4h，再经蒸压养护，取出经105℃干燥，获得具有pH自调节能力的材料。
2.根据权利要求1所述的具有pH自调节能力材料的制备方法，其特征在于，所述原料中Ca和Si的摩尔比为5：6。
3.根据权利要求1所述的具有pH自调节能力材料的制备方法，其特征在于，湿磨混合中的水固重量比为15：1。
4.根据权利要求1所述的具有pH自调节能力材料的制备方法，其特征在于，蒸压养护条件为温度205℃、压强1.6MPa，静态养护24h。
5.一种处理含高浓度镉污水的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
第一步：以熔炼石英粉和生石灰为原料，按一定配比湿磨混合15-30min，然后在蒸压釜90℃下消化2-4h，再经蒸压养护，取出经105℃干燥，获得具有pH自调节能力的材料；
第二步：改变浸出时间、初始pH、温度、投加量，调控所述材料的pH自调节能力；
第三步：将所述材料投加到不同镉溶液污水中，经静态吸附去除溶液中的镉离子。
6.根据权利要求5所述的处理含高浓度镉污水的方法，其特征在于，在第一步中，所述原料中Ca和Si的摩尔比为5：6。
7.根据权利要求5所述的处理含高浓度镉污水的方法，其特征在于，在第一步中，湿磨混合中的水固重量比为15：1。
8.根据权利要求5所述的处理含高浓度镉污水的方法，其特征在于，在第一步中，蒸压养护条件为温度205℃、压强1.6MPa，静态养护24h。
9.根据权利要求5所述的处理含高浓度镉污水的方法，其特征在于，在第二步中，浸出时间为10h、初始pH为6.5、温度为25℃、投加量为10g/L。
CN201910461648.1A 2019-05-30 2019-05-30 具有pH自调节能力材料的制备及处理含镉污水的方法 Pending CN110227411A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910461648.1A CN110227411A (zh) 2019-05-30 2019-05-30 具有pH自调节能力材料的制备及处理含镉污水的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910461648.1A CN110227411A (zh) 2019-05-30 2019-05-30 具有pH自调节能力材料的制备及处理含镉污水的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110227411A true CN110227411A (zh) 2019-09-13

Family

ID=67858182

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910461648.1A Pending CN110227411A (zh) 2019-05-30 2019-05-30 具有pH自调节能力材料的制备及处理含镉污水的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110227411A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112191221A (zh) * 2020-09-24 2021-01-08 南通大学 一种快速高效除氮磷的吸附剂及其制备方法
CN112371077A (zh) * 2020-11-25 2021-02-19 南通大学 一种简化的同步脱氮除磷吸附剂及其制备方法
CN113060815A (zh) * 2021-03-05 2021-07-02 南通大学 一种具有供碱释钙能力的钙铝黄长石、其制备方法及其应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102336400A (zh) * 2010-07-21 2012-02-01 中国地质大学（北京） 水化硅酸钙晶种法回收污水中磷的工艺
JP2012240017A (ja) * 2011-05-23 2012-12-10 Nittetsu Kankyo Engineering Kk 有害物質の処理材及び有害物質の処理方法
CN103406093A (zh) * 2013-07-22 2013-11-27 陕西科技大学 一种雪硅钙石/hap复合污水重金属处理材料及其制备方法
CN109592687A (zh) * 2018-12-03 2019-04-09 南京理工大学 利用tob制备多孔二氧化硅材料的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102336400A (zh) * 2010-07-21 2012-02-01 中国地质大学（北京） 水化硅酸钙晶种法回收污水中磷的工艺
JP2012240017A (ja) * 2011-05-23 2012-12-10 Nittetsu Kankyo Engineering Kk 有害物質の処理材及び有害物質の処理方法
CN103406093A (zh) * 2013-07-22 2013-11-27 陕西科技大学 一种雪硅钙石/hap复合污水重金属处理材料及其制备方法
CN109592687A (zh) * 2018-12-03 2019-04-09 南京理工大学 利用tob制备多孔二氧化硅材料的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张红梅: "以雪硅钙石为晶种回收废水中磷的机理研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库（硕士） 工程科技I辑》 *
杜海: "合成雪硅钙石吸附Pb(II)、Cd(II)、Hg(II)的研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库（硕士） 工程科技I辑》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112191221A (zh) * 2020-09-24 2021-01-08 南通大学 一种快速高效除氮磷的吸附剂及其制备方法
CN112371077A (zh) * 2020-11-25 2021-02-19 南通大学 一种简化的同步脱氮除磷吸附剂及其制备方法
CN113060815A (zh) * 2021-03-05 2021-07-02 南通大学 一种具有供碱释钙能力的钙铝黄长石、其制备方法及其应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110227411A (zh) 具有pH自调节能力材料的制备及处理含镉污水的方法
CN107337292B (zh) 深度处理脱硫废水的工艺流程
CN108927100A (zh) 一种纳米零价铁复合材料的制备方法及应用
CN106947864B (zh) 一种从废弃scr催化剂中回收重金属的系统及其处理方法
CN103706328A (zh) 氮杂化的磁性有序介孔碳吸附剂、制备方法和应用
CN108773941B (zh) 一种电子厂高磷高氮废水的处理方法
CN113134339A (zh) 一种锆掺杂类水滑石吸附剂的制备及在处理含磷废水中的应用
CN105771912B (zh) 一种多功能生物吸附材料及其制备方法
CN104934089A (zh) 一种放射性废水处理方法
CN104857842A (zh) 一株嗜盐嗜碱性硫氧化菌及其在气体生物脱硫-硫回收中的应用
CN112371077A (zh) 一种简化的同步脱氮除磷吸附剂及其制备方法
CN114345293A (zh) 一种改性生物质灰材料及其制备方法与应用
CN204661496U (zh) 一种用于火电厂脱硫废水试验研究装置
CN110433778A (zh) 聚苯胺/氧化石墨相氮化碳复合材料的制备方法及应用
WO2020087610A1 (zh) 一种适用于分散污水处理的多孔除磷材料及其制备方法和应用
CN113060791A (zh) 一种改性煤渣吸附剂处理高砷污酸的方法
CN111013535A (zh) 一种铅吸附磁性氧化石墨烯复合材料的制备方法及其应用
CN103007588B (zh) 一种烧结烟气氨法脱硫工艺产生的硫铵母液净化的方法
CN102553547A (zh) 一种钾基累托石水处理材料及其制备方法
CN115739017A (zh) 一种介孔镧改性矿物基高效除磷陶粒制备方法及应用
CN101733078A (zh) 利用茭白叶制备除磷吸附剂的方法
CN107930576A (zh) 一种粉煤灰微珠多孔材料的制备方法及制得的多孔材料
CN114291988A (zh) 一种提高污泥中磷生物利用度的生物释磷方法
CN103551127A (zh) 一种改性树脂除汞吸附剂的制备方法
CN109499551B (zh) 一种含磷酸酯基螯合树脂及制备与处理含铀废水的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190913

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication