一種顆粒凹凸棒土吸附劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種顆粒凹凸棒土吸附劑及其制備方法。其技術(shù)方案是：將水與凹凸棒土粉末混合均勻，水與凹凸棒土粉末的質(zhì)量比為1︰0.5～1，制得泥狀凹凸棒土；再將制得的泥狀凹凸棒土在90～110℃條件下干燥8～16h，破碎至粒徑為0.45～1.25mm的顆粒凹凸棒土；然后將制得的顆粒凹凸棒土置于馬弗爐中，在650～750℃條件下煅燒2～3h，制得顆粒凹凸棒土吸附劑。本發(fā)明工藝簡單和不產(chǎn)生二次污染，所制備的顆粒凹凸棒土吸附劑具有粒徑大、易沉降、易回收和吸附性能良好的特點，適用于工業(yè)重金屬陽離子廢水處理。
【專利說明】—種顆粒凹凸棒土吸附劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于吸附劑【技術(shù)領(lǐng)域】。尤其涉及一種顆粒凹凸棒土吸附劑及其制備方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]重金屬離子廢水是當(dāng)今世界三大水環(huán)境污染方式之一，這些重金屬離子廢水進(jìn)入環(huán)境后不能被生物降解，在水體中積累到一定限度就會對水體一水生植物一水生動物系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重危害，并能通過食物鏈影響到人類自身的健康。現(xiàn)行的重金屬處理方法主要包括化學(xué)沉淀、溶劑萃取、離子交換、膜分離、活性碳和硅膠吸附等方法，其中化學(xué)沉淀法應(yīng)用最為廣泛，但是對于低濃度廢水，采用化學(xué)沉淀法存在投資大、運(yùn)行成本高和易產(chǎn)生二次污染的問題。而吸附法因其材料便宜易得、成本低和去除效果好而成為研究重點，國內(nèi)外目前最常用的吸附劑是活性炭，但是活性炭存在著成本高、吸附易于飽和及再生困難的問題，因此尋找活性炭的替代產(chǎn)品已受到本領(lǐng)域的關(guān)注。
[0003]凹凸棒土作為一種天然材料，具有原料廉價、資源豐富和比表面積大的優(yōu)點，凹凸棒土具有特殊的纖維結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)，使之具有許多特殊的物化及工藝性能，有“千土之王”和“萬用之土”之美譽(yù)。由于凹凸棒土具有較大的比表面積，使其具有較強(qiáng)的吸附作用，在相當(dāng)?shù)偷臐舛认驴梢孕纬筛哒扯鹊膽腋∫?，其流變性能決定了它可用作膠體泥漿、懸浮齊U、觸變劑以及粘結(jié)劑(胡濤，錢運(yùn)華.凹凸棒土的應(yīng)用研究[J].中國礦業(yè)，2005，14(10)，73)。但凹凸棒土粉末在水中存在不易沉淀、易于造成二次污染的問題。研究改進(jìn)凹凸棒土性質(zhì)已受到本領(lǐng)域技術(shù)人員的關(guān)注。
[0004]目前固體材料的改性方法主要是經(jīng)過表面活性劑對其進(jìn)行表面改性，使其表面電性發(fā)生變化，從而改變其吸附性能，但表面活性劑在水中易溶解造成二次污染。黃健花等人研究了用十八烷基三甲基氯化銨改性凹凸棒土，改善凹凸棒土的疏水性，從而增加了對有機(jī)物污染的吸附性能(黃健花，王興國，金青哲等人，超聲波改性O(shè)TMAC-凹凸棒土吸附苯酚，水處理技術(shù)，2005，31 (9 )，61-64 )，但OTMAC-凹凸棒土吸附劑的制備工藝伴隨著有機(jī)物污染，制備的吸附劑為粉末，在吸附后難以回收。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種工藝簡單、成本低廉無二次污染的顆粒凹凸棒土吸附劑的制備方法；用該方法制備的顆粒凹凸棒土吸附劑粒徑大、易沉降回收和吸附性能良好，適用于工業(yè)重金屬陽離子廢水的處理。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案的制備方法是:
步驟一、將水與凹凸棒土粉末混合均勻，水與凹凸棒土粉末的質(zhì)量比為1: 0.5?1，制得泥狀凹凸棒土；
步驟二、將制得的泥狀凹凸棒土在9(Tl 10 °C條件下干燥8?16h，破碎至粒徑為
0.45?1.25mm的顆粒凹凸棒土 ；
步驟三、然后將制得的顆粒凹凸棒土置于馬弗爐中，在65(T750°C條件下煅燒2?3h，制得顆粒凹凸棒土吸附劑。
[0007]所述的凹凸棒土粉末的粒徑為小于76 μ m。
[0008]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果:
本發(fā)明以凹凸棒土粉末為原料，將水與凹凸棒土粉末混合均勻，水與凹凸棒土粉末的質(zhì)量比為1: 0.5~1，制得泥狀凹凸棒土，再將制得的泥狀凹凸棒土在90~1101:條件下干燥8~16h，取出干燥后的塊狀凹凸棒土，破碎至粒徑為0.45^1.25mm的顆粒，然后在65(T750°C條件下煅燒2~3h，制得處理重金屬陽離子廢水的顆粒凹凸棒土吸附劑，故工藝簡單。
[0009]本發(fā)明所使用的凹凸棒土粉末資源豐富、原料廉價等優(yōu)點，故本發(fā)明中制得的顆粒凹凸棒土吸附劑成本低。
[0010]本發(fā)明制備的顆粒凹凸棒土吸附劑，由于經(jīng)過65(T750°C的高溫煅燒，顆粒強(qiáng)度高，比表面積大，同時產(chǎn)生了可容性的鈣、鎂等離子，在溶液中產(chǎn)生0H_使溶液成堿性，從而能使重金屬陽離子沉淀分離出來。
[0011]本發(fā)明制備的顆粒凹凸棒土吸附劑，粒徑為0.45^1.25mm。由于粒徑大易于從水中分離，吸附容量大，吸附后的廢渣中重金屬含量為10-50wt%，能用于冶煉重金屬，產(chǎn)生二次效益。
[0012]因此，本發(fā) 明工藝簡單和不產(chǎn)生二次污染，所制備的顆粒凹凸棒土吸附劑具有粒徑大、易沉降、易回收和吸附性能良好的特點，適用于工業(yè)重金屬陽離子廢水處理。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明制備的一種顆粒凹凸棒土吸附劑的SEM圖；
圖2為圖1所示的顆粒凹凸棒土吸附劑和凹凸棒土粉末的紅外光譜對比圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合【具體實施方式】和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，并非對其保護(hù)范圍的限制:
本【具體實施方式】所述的凹凸棒土粉末的粒徑為小于76 μ m,實施例中不再贅述。
[0015]實施例1
一種顆粒凹凸棒土吸附劑及其制備方法。其制備方法的具體步驟是:
步驟一、將水與凹凸棒土粉末混合均勻，水與凹凸棒土粉末的質(zhì)量比為1: 0.5~0.7，制得泥狀凹凸棒土；
步驟二、將制得的泥狀凹凸棒土在9(T100 °C條件下干燥12~16h，破碎至粒徑為
0.45~1.25mm的顆粒凹凸棒土 ；
步驟三、然后將制得的顆粒凹凸棒土置于馬弗爐中，在65(T70(TC條件下煅燒2.5^3h,制得顆粒凹凸棒土吸附劑。
[0016]用本實施例1所制得的凹凸棒土吸附劑對濃度為20mg/L的含Pb2+廢水進(jìn)行吸附處理，在所述顆粒凹凸棒土吸附劑投加量為lg/L、250r/min的攪拌轉(zhuǎn)速和吸附時間為2h的條件下，所述含Pb2+廢水中Pb2+的去除率為95%。
[0017]實施例2
一種顆粒凹凸棒土吸附劑及其制備方法。其制備方法的具體步驟是:步驟一、將水與凹凸棒土粉末混合均勻，水與凹凸棒土粉末的質(zhì)量比為1: 0.6、.8，制得泥狀凹凸棒土；
步驟二、將制得的泥狀凹凸棒土在9(T100 °C條件下干燥12~16h，破碎至粒徑為
0.45~1.25mm的顆粒凹凸棒土 ；
步驟三、然后將制得的顆粒凹凸棒土置于馬弗爐中，在65(T70(TC條件下煅燒2.5^3h,制得顆粒凹凸棒土吸附劑。
[0018]用本實施例2所制得的凹凸棒土吸附劑對濃度為20mg/L的含Cu2+廢水進(jìn)行吸附處理，在所述顆粒凹凸棒土吸附劑投加量為lg/L、250r/min的攪拌轉(zhuǎn)速和吸附時間為2h的條件下，所述含Cu2+廢水中Cu2+的去除率為96%。
[0019]實施例3
一種顆粒凹凸棒土吸附劑及其制備方法。其制備方法的具體步驟是:
步驟一、將水與凹凸棒土粉末混合均勻，水與凹凸棒土粉末的質(zhì)量比為1: 0.7~0.9，制得泥狀凹凸棒土；
步驟二、將制得的泥狀凹凸棒土在100-110?條件下干燥8~12h，破碎至粒徑為
0.45~1.25mm的顆粒凹凸棒土 ； 步驟三、然后將制得的顆粒凹凸棒土置于馬弗爐中，在70(T75(TC條件下煅燒2~2.5h，制得顆粒凹凸棒土吸附劑。
[0020]用本實施例3所制得的凹凸棒土吸附劑對濃度為20mg/L的含Cd2+廢水進(jìn)行吸附處理，在所述顆粒凹凸棒土吸附劑投加量為lg/L、250r/min的攪拌轉(zhuǎn)速和吸附時間為2h的條件下，所述含Cd2+廢水中Cd2+的去除率為85%。
[0021]實施例4
一種顆粒凹凸棒土吸附劑及其制備方法。其制備方法的具體步驟是:
步驟一、將水與凹凸棒土粉末混合均勻，水與凹凸棒土粉末的質(zhì)量比為1: 0.8~1，制得泥狀凹凸棒土；
步驟二、將制得的泥狀凹凸棒土在100-110?條件下干燥8~12h，破碎至粒徑為
0.45~1.25mm的顆粒凹凸棒土 ；
步驟三、然后將制得的顆粒凹凸棒土置于馬弗爐中，在70(T75(TC條件下煅燒2~2.5h，制得顆粒凹凸棒土吸附劑。
[0022]用本實施例4所制得的凹凸棒土吸附劑對濃度為30mg/L的含Pb2+廢水進(jìn)行吸附處理，在所述顆粒凹凸棒土吸附劑投加量為lg/L、250r/min的攪拌轉(zhuǎn)速和吸附時間為2h的條件下，所述含Pb2+廢水中Pb2+的去除率為94%。
[0023]本【具體實施方式】與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果:
本【具體實施方式】以凹凸棒土粉末為原料，將水與凹凸棒土粉末混合均勻，水與凹凸棒土粉末的質(zhì)量比為1: 0.5~1，制得泥狀凹凸棒土，再將制得的泥狀凹凸棒土在90~1101:條件下干燥8~16h，取出干燥后的塊狀凹凸棒土，破碎至粒徑為0.45^1.25mm的顆粒，然后在65(T750°C條件下煅燒2~3h，制得處理重金屬陽離子廢水的顆粒凹凸棒土吸附劑，故工藝簡單。
[0024]本【具體實施方式】所使用的凹凸棒土粉末資源豐富、原料廉價等優(yōu)點，故本【具體實施方式】中制得的顆粒凹凸棒土吸附劑成本低。[0025]本【具體實施方式】制備的顆粒凹凸棒土吸附劑，由于經(jīng)過65(T750°C的高溫煅燒，顆粒強(qiáng)度高，比表面積大，同時產(chǎn)生了可容性的鈣、鎂等離子，在溶液中產(chǎn)生0H_使溶液成堿性，從而使重金屬陽離子沉淀分離出來。
[0026]本【具體實施方式】制備的顆粒凹凸棒土吸附劑，粒徑為0.45^1.25mm。由于粒徑大易于從水中分離，吸附容量大，吸附后的廢渣中重金屬含量為10-50wt%，能用于冶煉重金屬，
產(chǎn)生二次效益。
[0027]圖1為實施例1所制備的一種顆粒凹凸棒土吸附劑，可以看出，表面粗糙，形成更多的孔狀結(jié)構(gòu)，由于高溫煅燒脫去凹凸棒土中的吸附水、沸石水和結(jié)構(gòu)水，造成晶格內(nèi)部孔道增多。圖2為圖1所制備的顆粒凹凸棒土吸附劑與未經(jīng)處理的凹凸棒土粉末相比，所制備的顆粒凹凸棒土吸附劑的1649CHT1水峰變窄，表明凹凸棒土煅燒過程中脫水，3554CHT1的Mg-OH特征峰在吸收光譜中消失，表明所制備的顆粒凹凸棒土吸附劑鏈層狀結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，層間距增大，從而提高吸附性能。
[0028]因此，本【具體實施方式】工藝簡單和不產(chǎn)生二次污染，所制備的顆粒凹凸棒土吸附劑具有粒徑大、易沉降、易回收和吸附性能良好的特點，適用于工業(yè)重金屬陽離子廢水處理。
【權(quán)利要求】
1.一種顆粒凹凸棒土吸附劑的制備方法，其特征在于所述制備方法是: 步驟一、將水與凹凸棒土粉末混合均勻，水與凹凸棒土粉末的質(zhì)量比為1: 0.5~1，制得泥狀凹凸棒土； 步驟二、將制得的泥狀凹凸棒土在90~l 10 °C條件下干燥8~16h，破碎至粒徑為0.45~1.25mm的顆粒凹凸棒土 ； 步驟三、然后將制得的顆粒凹凸棒土置于馬弗爐中，在650~750°C條件下煅燒2~3h，制得顆粒凹凸棒土吸附劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述顆粒凹凸棒土吸附劑的制備方法，其特征在于所述的凹凸棒土粉末的粒徑為小于76 μ m。
3.一種顆粒凹凸棒土吸附劑，其特征在于所述吸附劑是根據(jù)權(quán)利要求1~2項中任一項所述顆 粒凹凸棒土吸附劑的制備方法所制備的顆粒凹凸棒土吸附劑。
【文檔編號】C02F101/20GK104014299SQ201410288153
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】劉紅, 楊恩, 阮霞, 范先媛 申請人:武漢科技大學(xué)