CN1864851A - 改性硅藻土复合吸附剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性硅藻土复合吸附剂的制备方法，包括如下步骤：1)将硅藻土放入浓度为1～6mol/L的中强碱溶液中，在30～90℃的温度下浸泡1～4h；然后将硅藻土进行洗涤、滤干；2)将上述硅藻土放入pH为1～4、浓度为0.5～3mol/L的镁盐、三价铁盐或锰盐的溶液中，浸泡5～12h，浸泡过程中始终保持溶液的pH值小于7；再将硅藻土取出进行滤干；3)将上述处理后的硅藻土放入浓度为0.5～6mol/L的碱性沉淀剂中，浸泡5～12h；再将硅藻土取出依次进行洗涤、过滤、陈化、干燥或焙烧、粉碎步骤。本发明的制备方法，工艺简单、成本低；制得的改性硅藻土复合吸附剂效果好。
Description
技术领域
本发明涉及一种改性硅藻土复合吸附剂的制备方法。
背景技术
硅藻土是海洋或湖泊中生长的硅藻类的残骸在水底沉积，经自然环境作用而逐渐形成的一种非金属矿物。它具有独特的硅藻壳体结构、强吸附性、大比表面积、高孔隙度、耐高温等优良性质，广泛应用于包括饮用水、游泳池水、工业用水、锅炉循环水、工业废水的助滤和处理等。吸附剂的吸附性能与吸附剂的物理结构密切相关，一般来说，比表面越大吸附量就越大，如有些活性炭吸附剂的比表面积可达到1000-2000m2/g左右，因此它的吸附效果较好；但活性炭的价格较高。而硅藻土作为一种资源丰富的多孔天然产物，其价格比常用的活性炭价格低了约400多倍；但国内硅藻土的比表面积通常仅为19m2/g-65m2/g，吸附效果比活性炭差很多，因此开展对硅藻土进行改性来提高它水处理性能的研究工作具有显著的经济效益。
现有的旨在提高硅藻土水处理性能的改性技术有盐酸或硫酸酸洗活化、低温或高温焙烧活化(见US2701240，CN 86106871A)、有机物改性等，例如采用十六烷基三甲铵(CTMAB)、氯化十六烷基吡啶(CPC)及聚丙烯酰胺(见CN200410079630.9)对硅藻土进行改性等，与本发明最相关的硅藻土改性技术还包括硅藻土与沸石、膨润土等机械复合(见CN200410080293.5)，与MgCl2、FeSO4及CaCl2等可溶性盐复合(见CN98112355.4)，甚至与木质纤维素、聚合铝盐、铁盐、漂白粉复合(见CN98118788.9)等等。但采用液相沉淀析出法在硅藻土上引入不溶性无机物来提高它水处理性能的改性方法目前尚未见相关报道。
发明内容
针对现有技术中存在的不足之处，本发明提供一种工艺简单、成本低、效果好的改性硅藻土复合吸附剂的制备方法。
本发明为达到以上目的，是通过这样的技术方案来实现的：提供一种改性硅藻土复合吸附剂的制备方法，包括如下步骤：
1)、将硅藻土放入浓度为1～6mol/L的中强碱溶液中，在30～90℃的温度下浸泡1～4h；然后将硅藻土取出后进行洗涤以除去杂质，再滤干；
2)、将上述硅藻土放入pH为1～4、浓度为0.5～3mol/L的镁盐、三价铁盐或锰盐的溶液中，浸泡5～12h，浸泡过程中始终保持所述溶液的pH值小于7；再将硅藻土取出进行滤干；
3)、将上述处理后的硅藻土放入浓度为0.5～6mol/L的碱性沉淀剂中，浸泡5～12h；再将硅藻土取出依次进行洗涤、过滤、陈化、干燥或焙烧、粉碎步骤。
作为本发明的改性硅藻土复合吸附剂的制备方法的一种改进：步骤3)中的碱性沉淀剂为可溶碱性溶质配制而成的水溶液，例如为氨水、尿素或氢氧化钠的水溶液。
作为本发明的改性硅藻土复合吸附剂的制备方法的进一步改进：步骤1)中的中强碱为氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、氢氧化钡(Ba(OH)2)或氢氧化钙(Ca(OH)2)。
作为本发明的改性硅藻土复合吸附剂的制备方法的进一步改进：步骤2)中的镁盐为氯化镁(MgCl2)、碳酸镁(MgCO3)、硝酸镁(Mg(NO3)2)、硫酸镁(MgSO4)、醋酸镁(Mg(COOCH3)2)或卤水；三价铁盐为氯化铁、硝酸铁或硫酸铁；锰盐为氯化锰、硝酸锰或硫酸锰。
作为本发明的改性硅藻土复合吸附剂的制备方法的进一步改进：步骤3)中的干燥步骤是指在室温下进行自然干燥，焙烧是指在小于500℃的温度下进行焙烧。
本发明的改性硅藻土复合吸附剂的制备方法，采用了液相沉淀法。液相沉淀法作为一种经典的材料制备方法，无需复杂的设备，而且工艺简单，可在常温下制备多种高纯度超细材料。因此本发明是通过溶度积原理选择了合适、价格较低、可溶于水的反应物，并采用沉淀剂在碱溶硅藻土上生成了具有一定水处理效果的难溶沉淀物作为改性硅藻土复合吸附剂。本发明与其它的硅藻土改性技术相比具有如下特点：
1)、与传统的酸洗、焙烧及其它复合改性工艺不同，本发明采用了强碱液去除有机杂质及破坏硅藻壳，并在硅藻载体上以化学合成的方法制备出一种新的复合水处理剂，发挥复合成分的协同效应，达到较佳处理效果。
2)、本发明在生产过程中所用的可溶性盐(即镁盐、三价铁盐或锰盐)以及碱性沉淀剂，均可在过滤后回收利用，能节约成本。
3)、本发明的制备方法适用于各种硅藻土，尤其适用于硅藻体含量55％-80％的中低品味硅藻土；进一步降低生产成本。
4)、用本发明方法制备的改性硅藻土复合吸附剂，采用酸液溶解法测得复合到硅藻土载体上的沉淀物含量可在5～40％左右；采用液氮吸附法测定的BET比表面积可提高20～80m2/g左右；对亚甲基蓝染料的吸附试验结果表明，吸附容量比原硅藻土可提高10～50mg/L左右。
具体实施方式
实施例1：一种改性硅藻土复合吸附剂的制备方法，依次进行如下步骤：
1)、将硅藻土放入浓度为3mol/L的NaOH溶液中，在60℃的温度下浸泡2h，浸泡过程中不时地搅拌；然后将硅藻土取出后用水反复进行洗涤以除去杂质，再滤干；
2)、将上述硅藻土放入pH为2、浓度为2mol/L的MgSO4溶液中进行均匀搅拌，然后于室温下浸泡8h，浸泡过程中始终保持MgSO4溶液的pH值小于7(可通过加碱或酸进行pH值的调节)；再将硅藻土取出进行滤干；
3)、将上述处理后的硅藻土放入浓度为1mol/L的NaOH溶液中进行均匀搅拌，然后于室温下浸泡8h；再将硅藻土取出后依次进行洗涤、过滤、陈化、焙烧(即在105℃温度下烘干)、粉碎步骤，最后得粉状的改性硅藻土复合吸附剂。
实施例2：一种改性硅藻土复合吸附剂的制备方法，依次进行如下步骤：
1)、将硅藻土放入浓度为1mol/L的KOH溶液中，在90℃的温度下浸泡1h，浸泡过程中不时地搅拌；然后将硅藻土取出后用水反复进行洗涤以除去杂质，再滤干；
2)、将上述硅藻土放入pH为4、浓度为0.5mol/L的MgCl2溶液中进行均匀搅拌，然后于室温下浸泡5h，浸泡过程中始终保持MgCl2溶液的pH值小于7(可通过加碱或酸进行pH值的调节)；再将硅藻土取出进行滤干；
3)、将上述处理后的硅藻土放入浓度为4mol/L的氨水中进行均匀搅拌，然后于室温下浸泡5h；再将硅藻土取出后依次进行洗涤、过滤、陈化、焙烧(即在105℃温度下烘干)、粉碎步骤，最后得粉状的改性硅藻土复合吸附剂。
实施例3：一种改性硅藻土复合吸附剂的制备方法，依次进行如下步骤：
1)、将硅藻土放入浓度为6mol/L的Ca(OH)2溶液中，在30℃的温度下浸泡4h，浸泡过程中不时地搅拌；然后将硅藻土取出后用水反复进行洗涤以除去杂质，再滤干；
2)、将上述硅藻土放入pH为1、浓度为3mol/L的MnCl2溶液中进行均匀搅拌，然后于室温下浸泡12h，浸泡过程中始终保持MnCl2溶液的pH值小于7(可通过加碱或酸进行pH值的调节)；再将硅藻土取出进行滤干；
3)、将上述处理后的硅藻土放入浓度为6mol/L的NaOH溶液中进行均匀搅拌，然后于室温下浸泡12h；再将硅藻土取出后依次进行洗涤、过滤、陈化、干燥(即室温晾干)、粉碎步骤，最后得粉状的改性硅藻土复合吸附剂。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (8)
1、一种改性硅藻土复合吸附剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)、将硅藻土放入浓度为1～6mol/L的中强碱溶液中，在30～90℃的温度下浸泡1～4h；然后将硅藻土取出后进行洗涤以除去杂质，再滤干；
2)、将上述硅藻土放入pH为1～4、浓度为0.5～3mol/L的镁盐、三价铁盐或锰盐的溶液中，浸泡5～12h，浸泡过程中始终保持所述溶液的pH值小于7；再将硅藻土取出进行滤干；
3)、将上述处理后的硅藻土放入浓度为0.5～6mol/L的碱性沉淀剂中，浸泡5～12h；再将硅藻土取出依次进行洗涤、过滤、陈化、干燥或焙烧、粉碎步骤。
2、根据权利要求1所述的改性硅藻土复合吸附剂的制备方法，其特征是：所述步骤3)中的碱性沉淀剂为可溶碱性溶质配制而成的水溶液。
3、根据权利要求2所述的改性硅藻土复合吸附剂的制备方法，其特征是：所述碱性沉淀剂为氨水、尿素或氢氧化钠的水溶液。
4、根据权利要求1、2或3所述的改性硅藻土复合吸附剂的制备方法，其特征是：所述步骤1)中的中强碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡或氢氧化钙。
5、根据权利要求4所述的改性硅藻土复合吸附剂的制备方法，其特征是：所述步骤2)中的镁盐为氯化镁、碳酸镁、硝酸镁、硫酸镁、醋酸镁或卤水。
6、根据权利要求5所述的改性硅藻土复合吸附剂的制备方法，其特征是：所述步骤2)中的三价铁盐为氯化铁、硝酸铁或硫酸铁。
7、根据权利要求6所述的改性硅藻土复合吸附剂的制备方法，其特征是：所述步骤2)中的锰盐为氯化锰、硝酸锰或硫酸锰。
8、根据权利要求7所述的改性硅藻土复合吸附剂的制备方法，其特征是：所述步骤3)中的干燥步骤是指在室温下进行自然干燥，焙烧是指在小于500℃的温度下进行焙烧。
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