CN112093934A - 一种重金属污水处理方法 - Google Patents

一种重金属污水处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112093934A
CN112093934A CN202010955729.XA CN202010955729A CN112093934A CN 112093934 A CN112093934 A CN 112093934A CN 202010955729 A CN202010955729 A CN 202010955729A CN 112093934 A CN112093934 A CN 112093934A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heating
solution
product
temperature
water
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.)
Granted
Application number
CN202010955729.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN112093934B (zh
Inventor
高文灿
车伟红
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.)
Nuclear Industry Jingxiang Construction Group Co Ltd
Original Assignee
Guangzhou Lvran Environmental Protection New Material Technology Co ltd
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 Guangzhou Lvran Environmental Protection New Material Technology Co ltd filed Critical Guangzhou Lvran Environmental Protection New Material Technology Co ltd
Priority to CN202010955729.XA priority Critical patent/CN112093934B/zh
Publication of CN112093934A publication Critical patent/CN112093934A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112093934B publication Critical patent/CN112093934B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • C02F1/66—Treatment of water, waste water, or sewage by neutralisation; pH adjustment
    • 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
    • B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
    • 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
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J20/28009—Magnetic properties
    • 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
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3085—Chemical treatments not covered by groups B01J20/3007 - B01J20/3078
    • 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
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3231—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the coating or impregnating layer
    • B01J20/3234—Inorganic material layers
    • B01J20/3236—Inorganic material layers containing metal, other than zeolites, e.g. oxides, hydroxides, sulphides or salts
    • 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
    • C02F1/288—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using composite sorbents, e.g. coated, impregnated, multi-layered
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/16—Regeneration of sorbents, filters

Landscapes

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

Abstract

本发明公开了一种重金属污水处理方法。本发明通过将吸附剂添加到重金属污水中，通过调节污水的pH，控制吸附剂的加入量，搅拌一定时间以去除污水中的重金属离子。所述的吸附剂是通过金属改性的碳材料包覆的空心四氧化三铁，其具有较大的表面积，优异的孔道的结构以及活性基团，对重金属具有很好的去除效果，是用于重金属污水处理的理想材料。

Description

一种重金属污水处理方法
技术领域
本发明涉及废水处理领域，尤其涉及一种重金属污水处理方法。
背景技术
随着城市化的进程的不断加快，水体中重金属污染问题越来越受到人们的关注。而重金属本身的高致毒性，使其对环境和生物都造成了严重危害。其中以铬、铜、铅、汞等金属最为突出，如何将这些金属离子中废水中去除是目前亟待解决的问题。
而对重金属废水处理常用的方法有化学沉淀、离子交换、萃取、吸附，而其中以吸附法是处理重金属废水最经济有效的方法，其中以活性炭吸附最为突出，活性炭由于本有的发达孔隙结构和拥有较高的比表面积，能够有效的去除重金属污染物，而为了提高活性炭的吸附能力，可以选择添加负载物，如镁、海藻酸盐，活化物等来提高活性炭的吸附能力。李静等研究了纳米Fe3O4负载酸改性活性炭对水体中Pb2+、Cd2+的吸附，结果表明，纳米Fe3O4负载酸改性炭比表面积较未改性椰壳炭增加了221.03m2·g-1，表面含氧官能团如O-H、C＝O、C-O-C增加，芳香性增强，等电点提高至5.68，纳米Fe3O4负载酸改性椰壳炭对Pb2+、Cd2+的最大吸附量(Qm)分别达42.54mg·g-1和25.79mg·g-1，为未改性椰壳炭的1.87倍和2.23倍，复合溶液中Pb2+、Cd2+的Qm分别为单一溶液的65.16％和54.21％。
虽然对活性炭研究没有间断，但是如何能够将吸附后的活性炭有效分离的同时，还能够提高碳材料的吸附性能和效果，仍是目前急需解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种重金属污水处理方法。本发明通过将吸附剂添加到重金属污水中，通过调节污水的pH，控制吸附剂的加入量，搅拌一定时间以去除污水中的重金属离子。所述的吸附剂是通过金属改性的碳材料包覆的空心四氧化三铁，其具有较大的表面积，优异的孔道的结构以及活性基团，对重金属具有很好的去除效果，是用于重金属污水处理的理想材料。
本发明采用的以下的技术方案：
一种重金属污水处理方法，所述方法包括以下内容：
通过酸和碱调节重金属污水的pH为5～9，然后添加吸附剂材料于上述污水中，所述吸附剂的添加量为2～5g/L，再在室温条件下搅拌4～6h，过滤分离；所述重金属离子为Hg2+、Pb2+和/或Cu2+；所述Hg2+、Pb2+和Cu2+的浓度分别为100～120mg/L；100～120mg/L、100～120mg/L。
所述吸附剂材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将硅酸乙酯TEOS和乙醇的混合溶液迅速加入到氨水和水的混合液中，搅拌下反应2～3小时，过滤得到单分散的SiO2纳米颗粒；
(2)将可溶性的三价铁离子盐加入到乙二醇溶液中，配制成0.1～0.4mol/L的溶液，同时加入适量的表面活性剂及无水碳酸钠，分散均匀；然后将步骤(1)制备的SiO2纳米颗粒添加上述混合溶液中，继续搅拌3～5h，然后转移到聚四氟乙烯反应釜中，在240～280℃条件下反应24～36小时；冷却至室温，通过磁性分离，将所得产物用乙醇和去离子水洗涤，在90～120℃下真空干燥5～10小时，得到产物B；
(3)将氯化铝、氯化铁、对苯二甲酸和N，N-二甲基甲酰胺的混合物在室温下超声，使其成为透明溶液，将产物B添加到上述溶液中，继续搅拌2～4h，然后转移到的聚四氟乙烯衬里的反应釜里，加热到140～160℃，并在此温度下保持12～20h；将溶液从反应釜中倒出，进行磁性分离，得到红褐色固体，剩余固体分别用DMF和乙醇洗涤4～6次，然后在100～120℃的真空条件下干燥10～14h，收集产物C；
(4)然后将步骤(3)制备的产物C置于石英舟中，其中以惰性气体为保护气，以1～3℃·min-1的升温速率加热到340～360℃，并恒温1～3h，再以4～5℃·min-1的升温速率加热到560～580℃后煅烧2～4h，然后以6～8℃·min-1升温至840～940℃，保温2～4h，然后降温至室温，最后得到产物D；
(5)将产物D转移到NaOH溶液中，加热至80～90℃反应14～20h，水洗至中性，分离，干燥后即得到吸附剂。
优选的，所述的酸为盐酸、硫酸、醋酸中的一种或多种；所述碱为氨水、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或多种。
优选的，在步骤(1)中，所述的硅酸乙酯与乙醇的体积比为5～6:4～5，氨水和水的体积比为0.5～2:3～10，TEOS与氨水的体积比为5～6:0.5～2。
优选的，在步骤(1)中，所述SiO2纳米颗粒的粒径范围5～12nm。
优选的，在步骤(2)中，所述表面活性剂为聚乙二醇，分子量为400～2000；三价铁离子盐为三氯化铁、硫酸铁、硝酸铁或醋酸铁。
优选的，在步骤(2)中，所述表面活性剂的浓度为0.005～0.1mol/L，所加无水碳酸钠为0.09～0.11g/mL。
优选的，在步骤(3)中，所述氯化铝与氯化铁的摩尔比为1:3～5；所述氯化铝与氯化铁的物质的量之和与对苯二甲酸以及N，N-二甲基甲酰胺的比为1mmol:1mmol：180～200mL。
优选的，在步骤(4)中，所述惰性气体为Ar或He。
优选的，在步骤(5)中，所述NaOH溶液的摩尔浓度为1mol/L～2mol/L。
优选的，在步骤(5)中，所述干燥为于30℃～60℃干燥4～6h。
采用本发明所提供的一种重金属污水处理方法，有如下的技术效果：
(1)首先制备单分散的SiO2纳米颗粒，然后在其表面包覆一层Fe3O4，然后再Fe3O4表面形成一层金属有机骨架材料，在经过碳化得到金属改性的碳材料，然后经过NaOH溶液的刻蚀形成中孔的核壳结构的碳材料，其不仅提高了比表面积，而且提高了对重金属的吸附能力。
(2)由于磁性Fe3O4的存在显著提高了分离效率，降低了碳材料的损失，提了材料的循环利用率。
(3)由金属有机骨架制备的碳材料，其孔道结构丰富，而且由于金属的存在丰富了碳材料的活性基团，同时由于铝和铁的协同作用，显著提高了碳材料的吸附能力，使其对废水中的重金属有极强的去除能力。
综上所述，本发明制备的一种重金属污水处理方法，孔道结构丰富、比表面积大、对重金属废水中的金属离子具有很好的去除能力，是用于重金属废水处理的理想材料。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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
一种吸附剂材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将20mL硅酸乙酯TEOS和16mL乙醇的混合溶液迅速加入到42mL氨水和水的混合液中(氨水和水的体积比为1:6)，搅拌下反应3小时，过滤得到单分散的SiO2纳米颗粒；所述SiO2纳米颗粒的粒径为8nm；
(2)将三氯化铁加入到100mL乙二醇溶液中，配制成0.3mol/L的溶液，同时加入适量的聚乙二醇，分子量为1600，及无水碳酸钠，分散均匀；然后将步骤(1)制备的SiO2纳米颗粒添加上述混合溶液中，继续搅拌4h，然后转移到聚四氟乙烯反应釜中，在260℃条件下反应30小时；冷却至室温，通过磁性分离，将所得产物用乙醇和去离子水洗涤，在110℃下真空干燥8小时，得到产物B；所述聚乙二醇的浓度为0.05mol/L，所加无水碳酸钠为0.1g/mL；
(3)将0.2mmol氯化铝、0.8mmol氯化铁、1mmol对苯二甲酸和190mL N，N-二甲基甲酰胺的混合物在室温下超声，使其成为透明溶液，将产物B添加到上述溶液中，继续搅拌3h，然后转移到的聚四氟乙烯衬里的反应釜里，加热到150℃，并在此温度下保持18h；将溶液从反应釜中倒出，进行磁性分离，得到红褐色固体，剩余固体分别用DMF和乙醇洗涤5次，然后在110℃的真空条件下干燥12h，收集产物C；
(4)然后将步骤(3)制备的产物C置于石英舟中，其中以Ar气体为保护气，以2℃·min-1的升温速率加热到350℃，并恒温2h，再以5℃·min-1的升温速率加热到570℃后煅烧3h，然后以7℃·min-1升温至900℃，保温3h，然后降温至室温，最后得到产物D；
(5)将产物D转移到100mL 1.5mol/LNaOH溶液中，加热至85℃反应18h，水洗至中性，分离，于50℃干燥5h后即得到吸附剂。
实施例2
一种吸附剂材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将30mL硅酸乙酯TEOS和20mL乙醇的混合溶液迅速加入到27.5mL氨水和水的混合液中(氨水和水的体积比为1:10)，搅拌下反应3小时，过滤得到单分散的SiO2纳米颗粒；所述SiO2纳米颗粒的粒径为12nm；
(2)将硝酸铁加入到100mL乙二醇溶液中，配制成0.4mol/L的溶液，同时加入适量的聚乙二醇，分子量为2000，及无水碳酸钠，分散均匀；然后将步骤(1)制备的SiO2纳米颗粒添加上述混合溶液中，继续搅拌5h，然后转移到聚四氟乙烯反应釜中，在280℃条件下反应24小时；冷却至室温，通过磁性分离，将所得产物用乙醇和去离子水洗涤，在120℃下真空干燥5小时，得到产物B；所述聚乙二醇的浓度为0.1mol/L，所加无水碳酸钠为0.11g/mL；
(3)将0.17mmol氯化铝、0.83mmol氯化铁、1mmol对苯二甲酸和200mL N，N-二甲基甲酰胺的混合物在室温下超声，使其成为透明溶液，将产物B添加到上述溶液中，继续搅拌4h，然后转移到的聚四氟乙烯衬里的反应釜里，加热到160℃，并在此温度下保持12h；将溶液从反应釜中倒出，进行磁性分离，得到红褐色固体，剩余固体分别用DMF和乙醇洗涤6次，然后在120℃的真空条件下干燥10h，收集产物C；
(4)然后将步骤(3)制备的产物C置于石英舟中，其中以He为保护气，以3℃·min-1的升温速率加热到360℃，并恒温1h，再以5℃·min-1的升温速率加热到580℃后煅烧2h，然后以8℃·min-1升温至940℃，保温2h，然后降温至室温，最后得到产物D；
(5)将产物D转移到100mL 2mol/L的NaOH溶液中，加热至90℃反应14h，水洗至中性，分离，于60℃干燥4h后即得到吸附剂。
实施例3
一种吸附剂材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将20mL硅酸乙酯TEOS和20mL乙醇的混合溶液迅速加入到20mL氨水和水的混合液中(氨水和水的体积比为2:3)，搅拌下反应2～3小时，过滤得到单分散的SiO2纳米颗粒；所述SiO2纳米颗粒的粒径为5nm；
(2)将醋酸铁加入到乙二醇溶液中，配制成0.1～0.4mol/L的溶液，同时加入适量的聚乙二醇表面活性剂及无水碳酸钠，分散均匀；然后将步骤(1)制备的SiO2纳米颗粒添加上述混合溶液中，继续搅拌3～5h，然后转移到聚四氟乙烯反应釜中，在240～280℃条件下反应24～36小时；冷却至室温，通过磁性分离，将所得产物用乙醇和去离子水洗涤，在90～120℃下真空干燥5～10小时，得到产物B；所述表面活性剂为聚乙二醇，分子量为400～2000；三价铁离子盐为三氯化铁、硫酸铁、硝酸铁或醋酸铁；在步骤(2)中，所述聚乙二醇的浓度为0.005/L，所加无水碳酸钠为0.09g/mL；
(3)将0.25mmol氯化铝、0.75mmol氯化铁、1mmol对苯二甲酸和180mL N，N-二甲基甲酰胺的混合物在室温下超声，使其成为透明溶液，将产物B添加到上述溶液中，继续搅拌2h，然后转移到的聚四氟乙烯衬里的反应釜里，加热到140℃，并在此温度下保持20h；将溶液从反应釜中倒出，进行磁性分离，得到红褐色固体，剩余固体分别用DMF和乙醇洗涤4次，然后在100℃的真空条件下干燥14h，收集产物C；
(4)然后将步骤(3)制备的产物C置于石英舟中，其中以Ar为保护气，以1℃·min-1的升温速率加热到340℃，并恒温3h，再以4℃·min-1的升温速率加热到560℃后煅烧4h，然后以6℃·min-1升温至840℃，保温4h，然后降温至室温，最后得到产物D；
(5)将产物D转移到100mL 1mol/L的NaOH溶液中，加热至80℃反应20h，水洗至中性，分离，于30℃干燥6h后即得到吸附剂。
对比例1
一种吸附剂材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将三氯化铁加入到100mL乙二醇溶液中，配制成0.3mol/L的溶液，同时加入适量的聚乙二醇，分子量为1600，及无水碳酸钠，分散均匀；然后继续搅拌4h，然后转移到聚四氟乙烯反应釜中，在260℃条件下反应30小时；冷却至室温，通过磁性分离，将所得产物用乙醇和去离子水洗涤，在110℃下真空干燥8小时，得到产物B；所述聚乙二醇的浓度为0.05mol/L，所加无水碳酸钠为0.1g/mL；
(2)将0.2mmol氯化铝、0.8mmol氯化铁、1mmol对苯二甲酸和190mL N，N-二甲基甲酰胺的混合物在室温下超声，使其成为透明溶液，将产物B添加到上述溶液中，继续搅拌3h，然后转移到的聚四氟乙烯衬里的反应釜里，加热到150℃，并在此温度下保持18h；将溶液从反应釜中倒出，进行磁性分离，得到红褐色固体，剩余固体分别用DMF和乙醇洗涤5次，然后在110℃的真空条件下干燥12h，收集产物C；
(3)然后将步骤(3)制备的产物C置于石英舟中，其中以Ar气体为保护气，以2℃·min-1的升温速率加热到350℃，并恒温2h，再以5℃·min-1的升温速率加热到570℃后煅烧3h，然后以7℃·min-1升温至900℃，保温3h，然后降温至室温，最后得到产物D；
(4)将产物D转移到100mL 1.5mol/LNaOH溶液中，加热至85℃反应18h，水洗至中性，分离，于50℃干燥5h后即得到吸附剂。
对比例2
一种吸附剂材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将20mL硅酸乙酯TEOS和16mL乙醇的混合溶液迅速加入到42mL氨水和水的混合液中(氨水和水的体积比为1:6)，搅拌下反应3小时，过滤得到单分散的SiO2纳米颗粒；所述SiO2纳米颗粒的粒径为8nm；
(2)将0.2mmol氯化铝、0.8mmol氯化铁、1mmol对苯二甲酸和190mL N，N-二甲基甲酰胺的混合物在室温下超声，使其成为透明溶液，将SiO2纳米颗粒添加到上述溶液中，继续搅拌3h，然后转移到的聚四氟乙烯衬里的反应釜里，加热到150℃，并在此温度下保持18h；将溶液从反应釜中倒出，进行磁性分离，得到红褐色固体，剩余固体分别用DMF和乙醇洗涤5次，然后在110℃的真空条件下干燥12h，收集产物C；
(3)然后将步骤(3)制备的产物C置于石英舟中，其中以Ar气体为保护气，以2℃·min-1的升温速率加热到350℃，并恒温2h，再以5℃·min-1的升温速率加热到570℃后煅烧3h，然后以7℃·min-1升温至900℃，保温3h，然后降温至室温，最后得到产物D；
(4)将产物D转移到100mL 1.5mol/LNaOH溶液中，加热至85℃反应18h，水洗至中性，分离，于50℃干燥5h后即得到吸附剂。
对比例3
一种吸附剂材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将20mL硅酸乙酯TEOS和16mL乙醇的混合溶液迅速加入到42mL氨水和水的混合液中(氨水和水的体积比为1:6)，搅拌下反应3小时，过滤得到单分散的SiO2纳米颗粒；所述SiO2纳米颗粒的粒径为8nm；
(2)将三氯化铁加入到100mL乙二醇溶液中，配制成0.3mol/L的溶液，同时加入适量的聚乙二醇，分子量为1600，及无水碳酸钠，分散均匀；然后将步骤(1)制备的SiO2纳米颗粒添加上述混合溶液中，继续搅拌4h，然后转移到聚四氟乙烯反应釜中，在260℃条件下反应30小时；冷却至室温，通过磁性分离，将所得产物用乙醇和去离子水洗涤，在110℃下真空干燥8小时，得到产物B；所述聚乙二醇的浓度为0.05mol/L，所加无水碳酸钠为0.1g/mL；
(3)将1mmol氯化铁、1mmol对苯二甲酸和190mL N，N-二甲基甲酰胺的混合物在室温下超声，使其成为透明溶液，将产物B添加到上述溶液中，继续搅拌3h，然后转移到的聚四氟乙烯衬里的反应釜里，加热到150℃，并在此温度下保持18h；将溶液从反应釜中倒出，进行磁性分离，得到红褐色固体，剩余固体分别用DMF和乙醇洗涤5次，然后在110℃的真空条件下干燥12h，收集产物C；
(4)然后将步骤(3)制备的产物C置于石英舟中，其中以Ar气体为保护气，以2℃·min-1的升温速率加热到350℃，并恒温2h，再以5℃·min-1的升温速率加热到570℃后煅烧3h，然后以7℃·min-1升温至900℃，保温3h，然后降温至室温，最后得到产物D；
(5)将产物D转移到100mL 1.5mol/LNaOH溶液中，加热至85℃反应18h，水洗至中性，分离，于50℃干燥5h后即得到吸附剂。
对比例4
一种吸附剂材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将20mL硅酸乙酯TEOS和16mL乙醇的混合溶液迅速加入到42mL氨水和水的混合液中(氨水和水的体积比为1:6)，搅拌下反应3小时，过滤得到单分散的SiO2纳米颗粒；所述SiO2纳米颗粒的粒径为8nm；
(2)将三氯化铁加入到100mL乙二醇溶液中，配制成0.3mol/L的溶液，同时加入适量的聚乙二醇，分子量为1600，及无水碳酸钠，分散均匀；然后将步骤(1)制备的SiO2纳米颗粒添加上述混合溶液中，继续搅拌4h，然后转移到聚四氟乙烯反应釜中，在260℃条件下反应30小时；冷却至室温，通过磁性分离，将所得产物用乙醇和去离子水洗涤，在110℃下真空干燥8小时，得到产物B；所述聚乙二醇的浓度为0.05mol/L，所加无水碳酸钠为0.1g/mL；
(3)将1mmol氯化铝、1mmol对苯二甲酸和190mL N，N-二甲基甲酰胺的混合物在室温下超声，使其成为透明溶液，将产物B添加到上述溶液中，继续搅拌3h，然后转移到的聚四氟乙烯衬里的反应釜里，加热到150℃，并在此温度下保持18h；将溶液从反应釜中倒出，进行磁性分离，得到红褐色固体，剩余固体分别用DMF和乙醇洗涤5次，然后在110℃的真空条件下干燥12h，收集产物C；
(4)然后将步骤(3)制备的产物C置于石英舟中，其中以Ar气体为保护气，以2℃·min-1的升温速率加热到350℃，并恒温2h，再以5℃·min-1的升温速率加热到570℃后煅烧3h，然后以7℃·min-1升温至900℃，保温3h，然后降温至室温，最后得到产物D；
(5)将产物D转移到100mL 1.5mol/LNaOH溶液中，加热至85℃反应18h，水洗至中性，分离，于50℃干燥5h后即得到吸附剂。
将实施例1-3和对比例1-4的碳材料用于重金属废水处理。具体方法如下：
通过盐酸和氨水调节重金属污水的pH为6，然后添加实施例1得到的吸附剂材料于上述污水中，所述吸附剂的添加量为4g/L，再在室温条件下搅拌5h，过滤分离；所述重金属离子为Hg2+；所述Hg2+的浓度为110mg/L。然后采用ICP-OES测定滤液中Hg2+浓度，进而计算得到对Hg2+的去除率；采用相同的方法测试Cu2+、Pb2+。
采用同样的条件测试实施例2-3和对比例1-4对Hg2+、Cu2+、Pb2+。具体结果见表2。
表2实施例1-3和对比例1-4对废水中金属离子的去除率
Hg2+去除率(％) Cu2+去除率(％) Pb2+去除率(％)
实施例1 98.8 98.2 99.3
实施例2 95.3 95.9 98.2
实施例3 97.3 97.1 98.9
对比例1 88.4 82.4 89.4
对比例2 72.3 74.5 78.4
对比例3 93.1 92.2 93.2
对比例4 92.5 91.4 92.9
通过实施例1和对比例1-4的对比可以看出，采用本发明的碳材料具有优异的吸附性能，对废水中的金属离子具有较好的去除效果，是用于废水处理的理想材料。
实施例4
通过盐酸和氨水调节重金属污水的pH为5，然后添加实施例1得到的吸附剂材料于上述污水中，所述吸附剂的添加量为4g/L，再在室温条件下搅拌5h，过滤分离；所述重金属离子为Hg2+、Cu2+和Pb2+；所述Hg2+、Cu2+、Pb2+的浓度均为100mg/L。然后采用ICP-OES测定滤液中Hg2+、Cu2+、Pb2+浓度，进而计算得到对Hg2+的去除率；通过计算得到Hg2+去除率为93.5％；Cu2+去除率为92.6％；Hg2+去除率为94.4％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种重金属污水处理方法，其特征在于：所述方法包括以下内容：
通过酸和碱调节重金属污水的pH为5～9，然后添加吸附剂材料于上述污水中，所述吸附剂的添加量为2～5g/L，再在室温条件下搅拌4～6h，过滤分离；所述重金属离子为Hg2+、Pb2+和/或Cu2+；所述Hg2+、Pb2+和Cu2+的浓度分别为100～120mg/L；100～120mg/L、100～120mg/L。
所述吸附剂材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将硅酸乙酯TEOS和乙醇的混合溶液迅速加入到氨水和水的混合液中，搅拌下反应2～3小时，过滤得到单分散的SiO2纳米颗粒；
(2)将可溶性的三价铁离子盐加入到乙二醇溶液中，配制成0.1～0.4mol/L的溶液，同时加入适量的表面活性剂及无水碳酸钠，分散均匀；然后将步骤(1)制备的SiO2纳米颗粒添加上述混合溶液中，继续搅拌3～5h，然后转移到聚四氟乙烯反应釜中，在240～280℃条件下反应24～36小时；冷却至室温，通过磁性分离，将所得产物用乙醇和去离子水洗涤，在90～120℃下真空干燥5～10小时，得到产物B；
(3)将氯化铝、氯化铁、对苯二甲酸和N，N-二甲基甲酰胺的混合物在室温下超声，使其成为透明溶液，将产物B添加到上述溶液中，继续搅拌2～4h，然后转移到的聚四氟乙烯衬里的反应釜里，加热到140～160℃，并在此温度下保持12～20h；将溶液从反应釜中倒出，进行磁性分离，得到红褐色固体，剩余固体分别用DMF和乙醇洗涤4～6次，然后在100～120℃的真空条件下干燥10～14h，收集产物C；
(4)然后将步骤(3)制备的产物C置于石英舟中，其中以惰性气体为保护气，以1～3℃·min-1的升温速率加热到340～360℃，并恒温1～3h，再以4～5℃·min-1的升温速率加热到560～580℃后煅烧2～4h，然后以6～8℃·min-1升温至840～940℃，保温2～4h，然后降温至室温，最后得到产物D；
(5)将产物D转移到NaOH溶液中，加热至80～90℃反应14～20h，水洗至中性，分离，干燥后即得到吸附剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的酸为盐酸、硫酸、醋酸中的一种或多种；所述碱为氨水、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述的硅酸乙酯与乙醇的体积比为5～6:4～5，氨水和水的体积比为0.5～2:3～10，TEOS与氨水的体积比为5～6:0.5～2。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述SiO2纳米颗粒的粒径范围5～12nm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述表面活性剂为聚乙二醇，分子量为400～2000；三价铁离子盐为三氯化铁、硫酸铁、硝酸铁或醋酸铁。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述表面活性剂的浓度为0.005～0.1mol/L，所加无水碳酸钠为0.09～0.11g/mL。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述氯化铝与氯化铁的摩尔比为1:3～5；所述氯化铝与氯化铁的物质的量之和与对苯二甲酸以及N，N-二甲基甲酰胺的比为1mmol:1mmol：180～200mL。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤(4)中，所述惰性气体为Ar或He。
9.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于：在步骤(5)中，所述NaOH溶液的摩尔浓度为1mol/L～2mol/L。
10.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于：在步骤(5)中，所述干燥为于30℃～60℃干燥4～6h。
CN202010955729.XA 2020-09-11 2020-09-11 一种重金属污水处理方法 Active CN112093934B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010955729.XA CN112093934B (zh) 2020-09-11 2020-09-11 一种重金属污水处理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010955729.XA CN112093934B (zh) 2020-09-11 2020-09-11 一种重金属污水处理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112093934A true CN112093934A (zh) 2020-12-18
CN112093934B CN112093934B (zh) 2021-06-04

Family

ID=73751466

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010955729.XA Active CN112093934B (zh) 2020-09-11 2020-09-11 一种重金属污水处理方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112093934B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040065619A1 (en) * 2002-10-04 2004-04-08 Klabunde Kenneth J. Carbon-coated metal oxide nanoparticles
CN101728046A (zh) * 2009-11-23 2010-06-09 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种单分散磁性能可控Fe3O4-SiO2核壳球簇的制备方法
CN102097194A (zh) * 2010-12-10 2011-06-15 北京化工大学 壳核结构SiO2/Fe3O4复合磁性粒子的制备方法
CN105148853A (zh) * 2015-10-12 2015-12-16 武汉大学 一种磁性MOFs固相萃取吸附剂及其制备方法和应用
CN107481827A (zh) * 2017-08-31 2017-12-15 扬州大学 内部限域生长MOFs的空心磁性碳纳米球的制备方法
US20200220136A1 (en) * 2017-02-07 2020-07-09 Ford Cheer International Limited Metal-organic-framework (mof) coated composite seaparators for electrochemical devices and applications of same

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040065619A1 (en) * 2002-10-04 2004-04-08 Klabunde Kenneth J. Carbon-coated metal oxide nanoparticles
CN101728046A (zh) * 2009-11-23 2010-06-09 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种单分散磁性能可控Fe3O4-SiO2核壳球簇的制备方法
CN102097194A (zh) * 2010-12-10 2011-06-15 北京化工大学 壳核结构SiO2/Fe3O4复合磁性粒子的制备方法
CN105148853A (zh) * 2015-10-12 2015-12-16 武汉大学 一种磁性MOFs固相萃取吸附剂及其制备方法和应用
US20200220136A1 (en) * 2017-02-07 2020-07-09 Ford Cheer International Limited Metal-organic-framework (mof) coated composite seaparators for electrochemical devices and applications of same
CN107481827A (zh) * 2017-08-31 2017-12-15 扬州大学 内部限域生长MOFs的空心磁性碳纳米球的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112093934B (zh) 2021-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111514943B (zh) 一种MOFs衍生材料及其制备方法和应用
CN110947362B (zh) 一种用于除水中氟的三元改性生物炭及其制备方法
CN105478120A (zh) 一种赤泥基铁系催化剂的制备方法及其在甲烷裂解制氢中的应用
CN111266091A (zh) 一种羧基改性氧化石墨烯@金属有机骨架复合材料及其制备方法和应用
CN110787790B (zh) 海胆状金属氧化物多孔光催化材料及其制备方法和应用
CN110064357B (zh) 高效除锑吸附剂的制备方法及其在印染废水处理中的应用
CN106984137B (zh) 一种可快速相分离的吸收co2的聚氨基酸离子液体型相分离吸收剂的制备及其使用方法
CN112093934B (zh) 一种重金属污水处理方法
CN109876774B (zh) 一种处理染料污水的吸附材料及其制备方法
CN113509813A (zh) Ag@Fe3O4@C/TiO2纳米材料的合成方法及其用途
CN112263988A (zh) 一种应用于含锑废水处理的改性硅藻土的制备方法
CN112607785A (zh) 一种MnFe2O4/C纳米复合微球及其制备方法
WO2023216729A1 (zh) 一种回收废水中亚磷酸根离子的方法
WO2024066182A1 (zh) 普鲁士类钠离子正极材料及其回收方法
WO2023160105A1 (zh) 一种硅-铝-铁复合材料及其制备方法和应用
CN114984926B (zh) 一种高抗团聚rgo基磁性锂离子印迹聚合物的制备方法
CN111408346A (zh) 一种磁性锰氧化物负载活性炭吸附催化材料快速制备方法
CN114749151B (zh) 一种用于空气净化的甲醛吸附剂及其制备方法和应用
CN115337964A (zh) 一种钴铁改性zif-8复合材料及其制备方法与应用
CN110052240B (zh) 一种复合材料车载空调滤芯及其制备方法
CN114100573A (zh) 一种MOFs衍生多孔碳包覆的铁氧化物复合材料的制备方法
CN112250090A (zh) 一种硫酸锂溶液深度除氟的生产方法
CN110526238A (zh) 还原氧化石墨烯的制备方法及氧化石墨烯溶胶的沉淀方法
CN110743491A (zh) 一种α-FeOOH@硅藻土复合材料的制备方法及应用
CN116159540B (zh) 一种Zn-Al水滑石薄膜及其制备方法和在回收镓中的应用

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
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20210514

Address after: No. 581, Fenghuang Road, Huzhou City, Zhejiang Province, 313000

Applicant after: NUCLEAR INDUSTRY WELL AND ROADWAY CONSTRUCTION GROUP Co.,Ltd.

Address before: 510631 te-e17, mezzanine, 6 and 8 Zhongshan Avenue West, Tianhe District, Guangzhou City, Guangdong Province

Applicant before: Guangzhou lvran environmental protection new material technology Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant