CN110756170A - 一种膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂的制备方法,包括以下制备步骤:将二巯基丙磺酸钠与硫酸铁混匀得硫铁混剂,再将硫铁混剂与膨胀珍珠岩混匀后进行机械研磨,得活化膨胀珍珠岩混硫铁剂;然后将活化膨胀珍珠岩混硫铁剂加入氢氧化钠溶液中,密封搅拌,得膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂浆体;最后将浆体固液分离,烘干,研磨,过筛得膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂。本发明制备的绿锈吸附剂可在较宽的pH2~12范围内实现对污水中多种重金属离子的同步高效去除,去除率均大于97%。
Description
技术领域
本发明涉及处理重金属废水的绿锈吸附剂的制备方法,尤其涉及一种膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂的制备方法。
背景技术
铁在地球中的丰度仅此于铝,在所有元素中排第四。铁通常以铁氧体的形式存在。目前地球上具有16种不同晶体结构的铁氧体,根据化学成分和铁的化学价态可分为三类:第一类是仅含有三价铁的铁氧体,例如水铁矿,针铁矿,赤铁矿,纤铁矿等;第二类是仅含有二价铁的铁氧体,例如氧化亚铁、氢氧化亚铁;第三类是同时含有二价铁和三价铁的铁氧体,例如磁铁矿和绿锈。
绿锈通常呈现深蓝色,具有双层氢氧化物结构。绿锈可通过共沉淀、局部氧化、电化学氧化、羟基三价铁氧化物还原及微生物氧化还原等方法制备。总体而言,相比于其它方法,共沉淀法因具有操作简单、制备产品纯度高、制备周期短等特点在合成绿锈方面应用最为广泛。绿锈为亚稳态的中间产物,绿锈的层间结构、稳定性以及某些物化特性还受到内掺阴离子的影响。目前最常见的绿锈包括羟基硫酸根掺绿锈、羟基碳酸根掺绿锈、羟基氯掺绿锈等,然而这些种类的绿锈稳定性相对较差。在环境修复领域,绿锈通过吸附或键合重金属离子,将其转变为沉淀除去,因此绿锈通常被作为吸附剂用于含有重金属污染物废水的净化。现有的绿锈对水环境中pH变化较为敏感,其pH适用范围较窄,例如在强碱性环境(pH>10)绿锈会迅速转化为四氧化三铁和氢氧化亚铁,或在酸性环境下(pH<5)部分绿锈直接被溶解转化为针铁矿。绿锈这种pH敏感性会降低绿锈自身对重金属吸附性能,不利于其在不同pH污染水环境下推广应用。目前绿锈还存在吸附容量较小,不能同时高效去除水体中多种重金属的问题。
发明内容
发明目的:针对以上问题,本发明提出一种膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂的制备方法,制备得到的绿锈吸附剂可在较宽pH范围内实现对重金属污染物废水的净化处理,且吸附容量高、稳定性好。
技术方案:本发明所述的一种膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂的制备方法,包括以下制备步骤:将二巯基丙磺酸钠与硫酸铁混匀得硫铁混剂,再将硫铁混剂与膨胀珍珠岩混匀后进行机械研磨,得活化膨胀珍珠岩混硫铁剂;然后将活化膨胀珍珠岩混硫铁剂加入氢氧化钠溶液中,密封搅拌,得膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂浆体;最后将浆体固液分离,烘干,研磨,过筛得膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂。
其中,所述二巯基丙磺酸钠与硫酸铁的摩尔比为3~7.5:10,进一步优选为3~6:10。
所述膨胀珍珠岩与硫铁混剂的质量比为3~7.5:6,进一步优选为3~6:6。
所述氢氧化钠溶液的浓度为4~12mol/L,进一步优选为4~10mol/L。
所述活化膨胀珍珠岩混硫铁剂与氢氧化钠溶液的固液比为1:2~3。
所述机械研磨的转速为120~360rpm,研磨时间为6~12h。
所述密封搅拌的条件为60~180rpm下搅拌5~15min。
在机械活化过程中,二巯基丙磺酸钠、硫酸铁、膨胀珍珠岩充分接触,在颗粒接触面二巯基丙磺酸钠与硫酸铁发生氧化还原反应:在三价铁的氧化作用下,二巯基丙磺酸钠中的巯基从碳链上脱离下来并转化成单质硫,相应地在巯基转化过程中部分三价铁被还原成二价铁。膨胀珍珠岩表面分布有多种含氧官能团,在研磨过程中其可通过桥架作用及静电吸附作用将硫酸盐、单质硫和二巯基丙磺酸钠吸附在颗粒表面。在活化膨胀珍珠岩混硫铁剂与氢氧化钠溶液混合搅拌过程中,在珍珠岩颗粒表面上的氢氧根离子可与二价铁离子和三价铁离子反应生成二巯基丙磺酸根掺绿锈物质。碱性环境下小部分二巯基丙磺酸钠被硫酸铁氧化成二硫化物,部分二硫化物作为通过电荷平衡机理嵌入到二巯基丙磺酸根掺绿锈分子层间结构中,进一步扩大双层氢氧化物的层间距离,扩大绿锈比表面积;另一部分二硫化物与单质硫通过氢键连接覆盖在绿锈表面,实现了绿锈表面的硫化。绿锈吸附剂通过吸附或键合重金属离子,将其转变为沉淀除去。
不同于传统方法制备绿锈需要加入亚铁类试剂,本发明在绿锈的制备过程中无需加入亚铁类试剂,不仅生成了膨胀珍珠岩负载的二巯基丙磺酸根和二硫化物掺绿锈物质,还将二硫化物与单质硫覆盖在了绿锈的表面。其中二巯基丙磺酸根掺绿锈物质可通过静电吸附和表面羟基螯合作用将重金属从液体中转移至表面,表面重金属通过离子通道向绿锈层间进一步迁移并最终与二巯基丙磺酸根上的巯基发生螯合从而实现固定在绿锈层间;二硫化物嵌入到二巯基丙磺酸根掺绿锈分子层间结构中,进一步扩大双层氢氧化物的层间距离,扩大绿锈比表面积,提高吸附效果;二硫化物与单质硫覆盖在绿锈的表面可通过电位差强化绿锈重金属吸附效果,同时可与部分重金属离子发生化学反应,生成重金属硫化物沉淀;二硫化物与单质硫覆盖在绿锈的表面还可以通过物理屏蔽可有效降低氢离子和氢氧根离子对绿锈的影响。膨胀珍珠岩表面含有硅羟基,其可与绿锈物质通过羟桥连接在一起。部分重金属透过二巯基丙磺酸根掺绿锈物质孔隙直接吸附在珍珠岩与绿锈接触面。膨胀珍珠岩也可有效吸收通过离子通道渗入到绿锈中的氢离子和氢氧根离子,从而降低氢离子和氢氧根离子对绿锈的影响。
有益效果:与现有技术相比,本发明制备的绿锈吸附剂可在较宽的pH 2~12范围内实现对污水中多种重金属离子的同步高效去除,去除率均大于97%。
附图说明
图1是本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
二巯基丙磺酸钠与硫酸铁摩尔比对制备的膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂吸附性能影响
膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂的制备:如图1所示,按照二巯基丙磺酸钠与硫酸铁摩尔比1.5:10、2:10、2.5:10、3:10、4.5:10、6:10、6.5:10、7:10、7.5:10分别称取二巯基丙磺酸钠和硫酸铁,混合,搅拌均匀,得硫铁混剂;按照膨胀珍珠岩和硫铁混剂质量比3:6称取膨胀珍珠岩和硫铁混剂,混合,搅拌均匀,再以120rpm转速机械研磨6h,得活化膨胀珍珠岩混硫铁剂;称取氢氧化钠,溶入水中,配制4mol/L氢氧化钠溶液;按照固液比1:2(mg:mL)将活化膨胀珍珠岩混硫铁剂加入到氢氧化钠溶液中,密封条件下以60rpm转速搅拌5min,得膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂浆体;再将浆体进行固液分离,真空烘干,研磨,过200目筛,即得膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂。
含重金属污染物水体处理:按照制备的膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂与含重金属污染物水体的固液比为5:1(g:L),将膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂投入到初始pH为2且含有10mg/L砷、10mg/L镉、50mg/L铬(六价)、10mg/L铅、1mg/L汞、100mg/L锌、100mg/L铜的水体中,120rpm转速下搅拌30min。
重金属离子浓度检测及去除率计算:其中水体中锌、铜、铅、镉四种污染物浓度按照《水质32种元素的测定电感耦合等离子体发射光谱法》(HJ 776-2015)测定;水体中砷和汞两种污染物浓度按照《水质汞、砷、硒、铋和锑的测定原子荧光法》(HJ 694-2014)测定;水体中铬(六价)污染物浓度按照《水质六价铬的测定二苯碳酰二肼分光光度法》(GBT 7467-1987)进行测定。重金属M(M:砷、镉、铬(六价)、铅、汞、锌、铜)去除率按照如下公式计算,其中RM为重金属污染物去除率,cM0为水体中重金属M初始浓度(mg/L),cMt为吸附剂处置后水体中重金属M浓度(mg/L)。试验结果见表1。
表1二巯基丙磺酸钠与硫酸铁摩尔比对制备的膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂吸附性能影响
由表1可看出,当二巯基丙磺酸钠与硫酸铁摩尔比小于3:10(如表1中,二巯基丙磺酸钠与硫酸铁摩尔比=2.5:10、2:10、1.5:10时以及表1中未列举的更低值),单质硫及二价铁离子生成量较少,使得膨胀珍珠岩颗粒表面上生成的二巯基丙磺酸根掺绿锈物质较少,绿锈表面硫化不充分,导致重金属去除率均低于83%且随着二巯基丙磺酸钠与硫酸铁摩尔比减小而显著降低。当二巯基丙磺酸钠与硫酸铁摩尔比等于3~6:10(如表1中,二巯基丙磺酸钠与硫酸铁摩尔比=3:10、4.5:10、6:10时),二巯基丙磺酸钠与硫酸铁发生氧化还原反应,在三价铁离子的氧化作用下,二巯基丙磺酸钠中的巯基从碳链上脱离下来并转化成单质硫,在膨胀珍珠岩颗粒表面上氢氧根离子与二价铁离子和三价铁离子反应生成二巯基丙磺酸根掺绿锈物质,碱性环境下小部分二巯基丙磺酸钠被硫酸铁氧化成二硫化物,部分二硫化物作为通过电荷平衡机理嵌入到二巯基丙磺酸根掺绿锈分子层间结构中,进一步扩大双层氢氧化物的层间距离,扩大绿锈比表面积,另一部分二硫化物与单质硫通过氢键连接覆盖在绿锈表面实现绿锈表面硫化,重金属去除率均高于90%。当二巯基丙磺酸钠与硫酸铁摩尔比大于6:10(如表1中,二巯基丙磺酸钠与硫酸铁摩尔比=6.5:10、7:10、7.5:10时以及表1中未列举的更高值),重金属去除率随着二巯基丙磺酸钠与硫酸铁摩尔比进一步增加变化不显著。因此,综合而言,结合效益与成本,当二巯基丙磺酸钠与硫酸铁摩尔比等于3~6:10时,最有利于提高所制备的膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂的吸附性能。
实施例2
膨胀珍珠岩和硫铁混剂质量比对制备的膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂吸附性能影响
膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂的制备:按照二巯基丙磺酸钠与硫酸铁摩尔比6:10称取二巯基丙磺酸钠和硫酸铁,混合,搅拌均匀,得硫铁混剂;按照膨胀珍珠岩和硫铁混剂质量比1.5:6、2:6、2.5:6、3:6、4.5:6、6:6、6.5:6、7:6、7.5:6分别称取膨胀珍珠岩和硫铁混剂,混合,搅拌均匀,再以240rpm转速机械研磨9h,得活化膨胀珍珠岩混硫铁剂;称取氢氧化钠,溶入水中,配制7mol/L氢氧化钠溶液;按照固液比1:2.5(mg:mL)将活化膨胀珍珠岩混硫铁剂加入到氢氧化钠溶液中,密封条件下以120rpm转速搅拌10min,得膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂浆体;再将浆体进行固液分离,真空烘干,研磨,过300目筛,即得膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂。
含重金属污染物水体处理:按照制备的膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂与含重金属污染物水体的固液比为5:1(g:L),将膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂投入到初始pH为7且含有10mg/L砷、10mg/L镉、50mg/L铬(六价)、10mg/L铅、1mg/L汞、100mg/L锌、100mg/L铜的水体中,120rpm转速下搅拌30min。
重金属离子浓度检测及去除率计算同实施例1。试验结果见表2。
表2膨胀珍珠岩和硫铁混剂质量比对制备的膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂吸附性能影响
由表2可看出,当膨胀珍珠岩和硫铁混剂质量比小于3:6(如表2中,膨胀珍珠岩和硫铁混剂质量比=2.5:6、2:6、1.5:6时以及表2中未列举的更低值),通过桥架作用及静电吸附作用吸附在膨胀珍珠岩上的硫酸盐、单质硫和二巯基丙磺酸钠较少,使得加载在膨胀珍珠岩颗粒上的二巯基丙磺酸根掺绿锈物质较少,绿锈结块严重,绿锈表面硫化效果变差,导致重金属去除率均低于84%且随着膨胀珍珠岩和硫铁混剂质量比减小而显著降低。当膨胀珍珠岩和硫铁混剂质量比等于3~6:6(如表2中,膨胀珍珠岩和硫铁混剂质量比=3:6、4.5:6、6:6时),膨胀珍珠岩表面分布有多种含氧官能团,在研磨过程中其可通过桥架作用及静电吸附作用将硫酸盐、单质硫和二巯基丙磺酸钠吸附在颗粒表面,在机械活化珍珠岩混硫铁剂与氢氧化钠溶液混合搅拌过程中,在珍珠岩颗粒表面上氢氧根离子可与二价铁离子和三价铁离子反应生成二巯基丙磺酸根掺绿锈物质,重金属去除率均高于93%。当膨胀珍珠岩和硫铁混剂质量比大于6:6(如表2中,膨胀珍珠岩和硫铁混剂质量比=6.5:6、7:6、7.5:6时以及表2中未列举的更高值),重金属去除率随着膨胀珍珠岩和硫铁混剂质量比进一步增加变化不显著。因此,综合而言,结合效益与成本,当膨胀珍珠岩和硫铁混剂质量比等于3~6:6时,最有利于提高所制备的膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂的吸附性能。
实施例3
氢氧化钠浓度对制备的膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂吸附性能影响
膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂的制备:按照二巯基丙磺酸钠与硫酸铁摩尔比6:10称取二巯基丙磺酸钠和硫酸铁,混合,搅拌均匀,得硫铁混剂;按照膨胀珍珠岩和硫铁混剂质量比6:6称取膨胀珍珠岩和硫铁混剂,混合,搅拌均匀,再以360rpm转速机械研磨12h,得活化膨胀珍珠岩混硫铁剂;称取氢氧化钠,溶入水中,分别配制2mol/L、3mol/L、3.5mol/L、4mol/L、7mol/L、10mol/L、10.5mol/L、11mol/L、12mol/L氢氧化钠溶液;按照固液比1:3(mg:mL)将活化膨胀珍珠岩混硫铁剂加入到氢氧化钠溶液中,密封条件下以180rpm转速搅拌15min,得膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂浆体;再将浆体进行固液分离,真空烘干,研磨,过400目筛,即得膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂。
含重金属污染物水体处理:按照制备的膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂与含重金属污染物水体的固液比为5:1(g:L),将膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂投入到初始pH为12且含有10mg/L砷、10mg/L镉、50mg/L铬(六价)、10mg/L铅、1mg/L汞、100mg/L锌、100mg/L铜的水体中,120rpm转速下搅拌30min。
重金属离子浓度检测及去除率计算同实施例1。试验结果见表3。
表3氢氧化钠浓度对制备的膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂吸附性能影响
由表3可看出,当氢氧化钠浓度小于4mol/L时(如表3中,氢氧化钠浓度=3.5mol/L、3mol/L、2mol/L时以及表3中未列举的更低值),氢氧根离子较少,生成的二巯基丙磺酸根掺绿锈物质和二硫化物较少,绿锈表面硫化不充分,导致重金属去除率均低于87%且随着氢氧化钠浓度减小而显著降低。当氢氧化钠浓度等于4~10mol/L时(如表3中,氢氧化钠浓度=4mol/L、7mol/L、10mol/L时),在活化膨胀珍珠岩混硫铁剂与氢氧化钠溶液混合搅拌过程中,在膨胀珍珠岩颗粒表面上氢氧根离子可与二价铁离子和三价铁离子反应生成二巯基丙磺酸根掺绿锈物质,碱性环境下小部分二巯基丙磺酸钠被硫酸铁氧化成二硫化物,部分二硫化物作为通过电荷平衡机理嵌入到二巯基丙磺酸根掺绿锈分子层间结构中,进一步扩大双层氢氧化物的层间距离,扩大绿锈比表面积,另一部分二硫化物与单质硫通过氢键连接覆盖在绿锈表面从而实现绿锈表面的硫化,重金属去除率均高于96%。当氢氧化钠浓度大于10mol/L时(如表3中,氢氧化钠浓度=10.5mol/L、11mol/L、12mol/L时以及表3中未列举的更高值),重金属去除率随着氢氧化钠浓度进一步增加变化不显著。因此,综合而言,结合效益与成本,当氢氧化钠浓度等于4~10mol/L时,最有利于提高所制备的膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂的吸附性能。
实施例4
膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂的制备:按照二巯基丙磺酸钠与硫酸铁摩尔比6:10称取二巯基丙磺酸钠和硫酸铁,混合,搅拌均匀,得硫铁混剂;按照膨胀珍珠岩和硫铁混剂质量比6:6称取膨胀珍珠岩和硫铁混剂,混合,搅拌均匀,再以360rpm转速研磨12h,得活化膨胀珍珠岩混硫铁剂;称取氢氧化钠,溶入水中,配制10mol/L氢氧化钠溶液;按照固液比1:3(mg:mL)将活化膨胀珍珠岩混硫铁剂加入到氢氧化钠溶液中,密封条件下以180rpm转速搅拌15min,得膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂浆体;再将浆体进行固液分离,真空烘干,研磨,过400目筛,即得膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂。
对比例1
硫修饰绿锈吸附剂的制备(不含膨胀珍珠岩):按照二巯基丙磺酸钠与硫酸铁摩尔比6:10称取二巯基丙磺酸钠和硫酸铁,混合,搅拌均匀,得硫铁混剂,再以360rpm转速研磨12h,得活化混硫铁剂;称取氢氧化钠,溶入水中,配制10mol/L氢氧化钠溶液;按照固液比1:3(mg:mL)将活化混硫铁剂加入到氢氧化钠溶液中,密封条件下以180rpm转速搅拌15min,得硫修饰绿锈吸附剂浆体;再将浆体进行固液分离,真空烘干,研磨,过400目筛,即得硫修饰绿锈吸附剂。
对比例2
传统绿锈的制备:按照二价铁与三价铁摩尔比为3:1称取对应质量的硫酸亚铁和硫酸铁,同时混入到蒸馏水中,密封状态下搅拌至完全溶解,配制浓度为0.5moL/L的混合铁基溶液,将混合铁基溶液的体积视为1个单位体积;按照氢氧根与二价铁摩尔比为5:1称取氢氧化钠,混入到1个单位体积的蒸馏水中,密封状态下搅拌至完全溶解,配制1个单位体积的基础碱液;将1个单位体积混合铁基溶液和1个单位体积的基础碱液混合,密封状态下以60rpm转速搅拌10min,得绿锈浆;再将浆体进行固液分离,真空烘干,研磨,过400目筛,即获传统绿锈。
含重金属污染物水体处理:按照实施例4、对比例1和对比例2分别制备的绿锈吸附剂与含重金属污染物水体的固液比为5:1(g:L),将绿锈吸附剂投入到初始pH分别为2、7、12且含有10mg/L砷、10mg/L镉、50mg/L铬(六价)、10mg/L铅、1mg/L汞、100mg/L锌、100mg/L铜的水体中,120rpm转速下搅拌30min。
重金属离子浓度检测及去除率计算同实施例1。试验结果见表4。
表4不同绿锈吸附剂的吸附性能对比
由表4可看出,相比于传统绿锈,膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂和硫修饰绿锈吸附剂受pH变化影响较小,pH适用范围广。二硫化物与单质硫覆盖在绿锈的表面可通过物理屏蔽可有效降低氢离子和氢氧根离子对绿锈的影响。膨胀珍珠岩也可有效吸收通过离子通道渗入到绿锈中的氢离子和氢氧根离子,从而进一步降低氢离子和氢氧根离子对绿锈的影响。同时膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂和硫修饰绿锈吸附剂重金属去除率远高于传统绿锈重金属去除率,且膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂高于硫修饰绿锈吸附剂重金属去除率。二巯基丙磺酸根掺绿锈物质可通过静电吸附和表面羟基螯合作用将重金属从液体中转移至表面。表面重金属通过离子通道向绿锈层间进一步迁移并最终与二巯基丙磺酸根上的巯基发生螯合从而实现固定在绿锈层间;二硫化物嵌入到二巯基丙磺酸根掺绿锈分子层间结构中,进一步扩大双层氢氧化物的层间距离,扩大绿锈比表面积,提高吸附效果;二硫化物与单质硫覆盖在绿锈的表面可通过电位差强化绿锈重金属吸附效果,同时可与部分重金属离子发生化学反应,生成重金属硫化物沉淀;膨胀珍珠岩表面含有硅羟基,其可与绿锈物质通过羟桥连接在一起,部分重金属透过二巯基丙磺酸根掺绿锈物质孔隙直接吸附在珍珠岩与绿锈接触面。
Claims (10)
1.一种膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂的制备方法,其特征在于,包括以下制备步骤:将二巯基丙磺酸钠与硫酸铁混匀得硫铁混剂,再将硫铁混剂与膨胀珍珠岩混匀后进行机械研磨,得活化膨胀珍珠岩混硫铁剂;然后将活化膨胀珍珠岩混硫铁剂加入氢氧化钠溶液中,密封搅拌,得膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂浆体;最后将浆体固液分离,烘干,研磨,过筛得膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂。
2.根据权利要求1所述的膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂的制备方法,其特征在于,所述二巯基丙磺酸钠与硫酸铁的摩尔比为3~7.5:10。
3.根据权利要求2所述的膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂的制备方法,其特征在于,所述二巯基丙磺酸钠与硫酸铁的摩尔比为3~6:10。
4.根据权利要求1所述的膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂的制备方法,其特征在于,所述膨胀珍珠岩与硫铁混剂的质量比为3~7.5:6。
5.根据权利要求4所述的膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂的制备方法,其特征在于,所述膨胀珍珠岩与硫铁混剂的质量比为3~6:6。
6.根据权利要求1所述的膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂的制备方法,其特征在于,所述氢氧化钠溶液的浓度为4~12mol/L。
7.根据权利要求6所述的膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂的制备方法,其特征在于,所述氢氧化钠溶液的浓度为4~10mol/L。
8.根据权利要求1所述的膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂的制备方法,其特征在于,所述活化膨胀珍珠岩混硫铁剂与氢氧化钠溶液的固液比为1:2~3。
9.根据权利要求1所述的膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂的制备方法,其特征在于,所述机械研磨的转速为120~360rpm,研磨时间为6~12h。
10.根据权利要求1所述的膨胀珍珠岩载硫修饰绿锈吸附剂的制备方法,其特征在于,所述密封搅拌的条件为60~180rpm下搅拌5~15min。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111945184A (zh) * | 2020-07-14 | 2020-11-17 | 武汉大学 | 一种Fe2+/Fe3+氢氧化物的电化学制备装置及制备方法与应用 |
CN115845789A (zh) * | 2022-09-13 | 2023-03-28 | 浙江慧科环保科技有限公司 | 一种硫沉积型铁基重金属吸附材料的制备方法 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU2003232755A1 (en) * | 2002-05-14 | 2003-11-11 | Bernhard Dr. Kreymann | Device for removing protein-bound substances |
WO2007011874A2 (en) * | 2005-07-15 | 2007-01-25 | Chakshu Research Inc. | Formulation and method for administration of ophthalmologically active agents |
WO2007070983A1 (en) * | 2005-12-22 | 2007-06-28 | Apollo Life Sciences Limited | Transdermal delivery of pharmaceutical agents |
CN104548904A (zh) * | 2013-10-16 | 2015-04-29 | 北京化工大学 | 一种铁基螯合物液相络合吸收no的工艺 |
CN106731892A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-05-31 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种对血液中重金属离子高清除的氨基修饰mof膜及其制备方法 |
CN107570120A (zh) * | 2017-09-11 | 2018-01-12 | 济南大学 | 一种二巯基丙磺酸钠改性多孔磁性复合微球的制备方法 |
CN109289762A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-02-01 | 常熟理工学院 | 一种锰活化不定型铁基吸附剂的制备方法 |
CN110152614A (zh) * | 2019-05-09 | 2019-08-23 | 常熟理工学院 | 一种表面改性铁基汞吸附剂的制备方法 |
CN110436674A (zh) * | 2019-09-04 | 2019-11-12 | 湖南湘牛环保实业有限公司 | 一种低浓度重金属废水中铊的超低排放处理工艺 |
-
2019
- 2019-11-12 CN CN201911100645.1A patent/CN110756170B/zh active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU2003232755A1 (en) * | 2002-05-14 | 2003-11-11 | Bernhard Dr. Kreymann | Device for removing protein-bound substances |
WO2007011874A2 (en) * | 2005-07-15 | 2007-01-25 | Chakshu Research Inc. | Formulation and method for administration of ophthalmologically active agents |
WO2007070983A1 (en) * | 2005-12-22 | 2007-06-28 | Apollo Life Sciences Limited | Transdermal delivery of pharmaceutical agents |
CN104548904A (zh) * | 2013-10-16 | 2015-04-29 | 北京化工大学 | 一种铁基螯合物液相络合吸收no的工艺 |
CN106731892A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-05-31 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种对血液中重金属离子高清除的氨基修饰mof膜及其制备方法 |
CN107570120A (zh) * | 2017-09-11 | 2018-01-12 | 济南大学 | 一种二巯基丙磺酸钠改性多孔磁性复合微球的制备方法 |
CN109289762A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-02-01 | 常熟理工学院 | 一种锰活化不定型铁基吸附剂的制备方法 |
CN110152614A (zh) * | 2019-05-09 | 2019-08-23 | 常熟理工学院 | 一种表面改性铁基汞吸附剂的制备方法 |
CN110436674A (zh) * | 2019-09-04 | 2019-11-12 | 湖南湘牛环保实业有限公司 | 一种低浓度重金属废水中铊的超低排放处理工艺 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
TING-TING XU ET.AL: "Synthesis of High Fluorescence Graphene Quantum Dots and Their Selective Detection for Fe3+ in Aqueous", 《SENSORS AND ACTUATORS B》 * |
涂常青等: "光度法测定药物中卡托普利的含量-基于对铁(III)-钛铁试剂络合物的还原褪色反应", 《理化检验-化学分册》 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111945184A (zh) * | 2020-07-14 | 2020-11-17 | 武汉大学 | 一种Fe2+/Fe3+氢氧化物的电化学制备装置及制备方法与应用 |
CN115845789A (zh) * | 2022-09-13 | 2023-03-28 | 浙江慧科环保科技有限公司 | 一种硫沉积型铁基重金属吸附材料的制备方法 |
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