一種重金屬污水處理劑及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種重金屬污水處理劑及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國社會工業(yè)化、城市化的發(fā)展，以水質(zhì)污染加劇、水資源日益減少、水生態(tài)環(huán)境惡化為主要特征的環(huán)境問題日趨嚴(yán)重，已成為制約經(jīng)濟社會發(fā)展的瓶頸。近20年，大量工業(yè)和生活污水不達(dá)標(biāo)排放加重了水體污染，特別是有機物污染，嚴(yán)重的影響人群的健康。
[0003]污水的凈化處理就成了解決這一難題的重要途徑之一。絮凝沉降法是目前國內(nèi)外普遍采用的一種既經(jīng)濟又簡便的水處理方法。而新型、高效、無毒的絮凝劑，則是絮凝法的核心，絮凝劑按其化學(xué)組成可分為無機絮凝劑和有機絮凝劑。其中，無機絮凝劑投加量大，產(chǎn)污泥量大；有機高分子絮凝劑主要有合成和天然改性兩種。天然高分子具有分子量分布廣、活性基團多、結(jié)構(gòu)多樣化等特點，且來源廣泛、價廉、可生物降解。天然有機高分子絮凝劑在水處理中應(yīng)用具有悠久的歷史，但其使用量低于人工合成高分子絮凝劑，究其原因是天然高分子絮凝劑電荷密度較小，分子量低，且易發(fā)生生物降解而失去活性。
[0004]海泡石是一種具層鏈狀結(jié)構(gòu)的含水富鎂硅酸鹽黏土礦物。斜方晶系或單斜晶系，一般呈塊狀、土狀或纖維狀集合體。顏色呈白色、淺灰色、暗灰、黃褐色、玫瑰紅色、淺藍(lán)綠色。新鮮面為珍珠光澤，風(fēng)化后為土狀光澤。硬度2-3，密度2-2.5g/cm3。具有滑感和澀感，粘舌。干燥狀態(tài)下性脆。收縮率低，可塑性好，比表面大，吸附性強。溶于鹽酸、質(zhì)輕。海泡石還具有脫色、隔熱、絕緣、抗腐蝕、抗輻射及熱穩(wěn)定等性能。主要產(chǎn)于海相沉積-風(fēng)化改造型礦床中；亦出現(xiàn)于熱液礦脈中。
[0005]海泡石一般包括天然海泡石、提純海泡石和改性海泡石，天然海泡石品位低、雜質(zhì)含量較高、且表面酸性弱、通道小、熱穩(wěn)定性不好，因此很少將天然海泡石用于重金屬污水的處理上。本發(fā)明通過對天然海泡石進(jìn)行改性，使得其對于重金屬污水中的重金屬離子具有強的吸附效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種具有強吸附效果及較好的脫色效果的重金屬污水處理劑及其制作方法。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
一種重金屬污水處理劑，按照質(zhì)量份由以下原料組合而成:磁性海泡石粉體100份和聚丙烯酰胺150-180份；所述磁性海泡石粉體的制備步驟為:
(I)預(yù)處理:將海泡石原礦破碎，超微粉碎至200-350目的海泡石微粉，將海泡石微粉和去離子水混合于容器中，以80-100r/min的轉(zhuǎn)速攪拌60_90min，然后靜置1.5h，棄去上層清液以及下層沙土，得到海泡石的懸濁液，將懸濁液離心分離后得到的海泡石置于烘箱中干燥，備用； (2)酸改性:將步驟(I)中得到的海泡石分散于濃度為3.5-4mol/L的硝酸溶液中，在50-60°C條件下以80-150r/min的攪拌速度恒溫攪拌1.5_2h，然后冷卻至室溫，用去離子水沖洗至中性，于烘箱中烘干研磨，過篩，得到酸改性的海泡石；
(3)負(fù)載Fe3O4:在惰性氣體保護(hù)下將步驟(2)得到的酸改性的海泡石加入其質(zhì)量的4-4.5倍的鐵離子溶液中，在65-75°C條件下以150_180r/min的攪拌速度恒溫攪拌20-30min，使海泡石飽和吸附鐵離子，然后按照酸改性的海泡石與氨水溶液的質(zhì)量比為1:9-10的比例，滴加濃度為5-6mol/L的氨水溶液，氨水滴加完畢后繼續(xù)陳化30_40min，得到磁性海泡石；
(4)清洗:用磁選法將磁性海泡石從懸浮液中分離出來，并用蒸餾水洗滌至中性，隨后用無水乙醇洗滌6-8次后，置于65-80°C的干燥箱中干燥至恒重，放入干燥器中保存，備用；
(5)活化熱處理:將步驟(4)得到的磁性海泡石置于反應(yīng)爐中，在惰性氣體保護(hù)下程序以4-6°C /min的速度升溫至350_400°C，保溫4_5h后，自然冷卻至室溫；
(6)研磨:將步驟(5)中得到的磁性海泡石研磨，過篩，得到磁性海泡石粉體。
[0008]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:按照質(zhì)量份由以下原料組合而成:磁性海泡石粉體100份和聚丙烯酰胺160份。
[0009]所述的重金屬污水處理劑的制作方法，包括以下步驟:
A、磁性海泡石粉體的制備，包括以下步驟:
(1)預(yù)處理:將海泡石原礦破碎，超微粉碎至200-350目的海泡石微粉，將海泡石微粉和去離子水混合于容器中，以80-100r/min的轉(zhuǎn)速攪拌60_90min，然后靜置1.5h，棄去上層清液以及下層沙土，得到海泡石的懸濁液，將懸濁液離心分離后得到的海泡石置于烘箱中干燥，備用；
(2)酸改性:將步驟(I)中得到的海泡石分散于濃度為3.5-4mol/L的硝酸溶液中，在50-60°C條件下以80-150r/min的攪拌速度恒溫攪拌1.5_2h，然后冷卻至室溫，用去離子水沖洗至中性，于烘箱中烘干研磨，過篩，得到酸改性的海泡石；
(3)負(fù)載Fe3O4:在惰性氣體保護(hù)下將步驟(2)得到的酸改性的海泡石加入其質(zhì)量的4-4.5倍的鐵離子溶液中，在65-75°C條件下以150_180r/min的攪拌速度恒溫攪拌20-30min，使海泡石飽和吸附鐵離子，然后按照酸改性的海泡石與氨水溶液的質(zhì)量比為1:9-10的比例，滴加濃度為5-6mol/L的氨水溶液，氨水滴加完畢后繼續(xù)陳化30_40min，得到磁性海泡石；
(4)清洗:用磁選法將磁性海泡石從懸浮液中分離出來，并用蒸餾水洗滌至中性，隨后用無水乙醇洗滌6-8次后，置于65-80°C的干燥箱中干燥至恒重，放入干燥器中保存，備用；
(5)活化熱處理:將步驟(4)得到的磁性海泡石置于反應(yīng)爐中，在惰性氣體保護(hù)下程序以4-6°C /min的速度升溫至350_400°C，保溫4_5h后，自然冷卻至室溫；
(6)研磨:將步驟(5)中得到的磁性海泡石研磨，過篩，得到磁性海泡石粉體；
B、聚丙烯酰胺的預(yù)處理:將聚丙烯酰胺與去離子水混合配制成質(zhì)量百分比濃度為
0.1-0.3%的聚丙烯酰胺溶液。
[0010]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述步驟(I)中海泡石微粉與去離子水的質(zhì)量比為1:2-4 ;所述步驟(I)和步驟(2)中干燥溫度均為65-80°C。
[0011]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述步驟(2)和步驟(6)中，過篩的目數(shù)為250目。
[0012]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述步驟(3)和步驟(5)中的惰性氣體為氮氣，步驟
(3)中的鐵離子溶液為等摩爾比的Fe2+和Fe 3+的飽和混合溶液。
[0013]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述的步驟(3)中，滴加氨水時，攪拌速度調(diào)整為80-100r/min，氨水的滴加速度為1_2滴/秒，滴加氨水過程中保持溶液的pH為11-12。
[0014]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述的步驟(5)中的升溫速度為5°C /min，保溫時間為4h0
[0015]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:當(dāng)用于處理重金屬污水時，先將磁性海泡石粉體加入其質(zhì)量的400-450倍的待處理的重金屬污水中攪拌40-50min ;接著繼續(xù)加入聚丙烯酰胺溶液到重金屬污水中，先以400-500r/min的速度快速攪拌20_25min，再以80_120r/min的速度攪拌2-3min ;將重金屬污水靜置40_50min后，排出上清液，即得凈化后的水。
[0016]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述的重金屬污水的溫度為20°C，pH為6-9。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明以海泡石為原料，通過酸改性、負(fù)載Fe3O4、煅燒活化對海泡石進(jìn)行改性，制備出磁性海泡石粉體，再以該磁性海泡石粉體和聚丙烯酰胺組合而成重金屬污水處理劑，通過先后添加磁性海泡石粉體、聚丙烯酰胺到重金屬污水中，經(jīng)攪拌，靜置得到上清液，即為凈化后的水。本發(fā)明制得的重金屬污水處理劑能夠有效的吸附水中重金屬，具有反應(yīng)速度快、操作簡便的特點，通過聚丙烯酰胺的絮凝作用，將磁性海泡石粉體快速從水溶液中分離，同時