申请日2019.07.12
公开(公告)日2019.10.22
IPC分类号B01J20/26; B01J20/28; B01J20/30; C02F1/52; C02F1/56; C02F1/28; C02F101/20; C02F101/30; C02F103/16
摘要
本发明公开一种用于电镀废水吸附处理的吸附剂，属于污水处理领域，该吸附剂的原料按重量份包括如下组分：沸石分子筛40‑60份、麦饭石粉18‑24份、纳米四氧化三铁15‑18份、聚合氯化铝5‑8份、聚丙烯酰胺3‑5份、羟甲基淀粉19‑23份、竹炭粉10‑12份、核桃皮15‑20份、二氧化钛3‑5份、草酸铵8‑11份;本发明公开的吸附剂具有较高的比表面积和表面活性，能够增大与废水的接触面积，因而具有独特的吸附、筛分、交换阴阳离子以及催化性能，能够吸附废水中的有机化合物和重金属离子等有害物质。
权利要求书
1.一种用于电镀废水吸附处理的吸附剂，其特征在于，所述吸附剂的原料按重量份包括如下组分：
沸石分子筛40-60份、
麦饭石粉18-24份、
纳米四氧化三铁15-18份、
聚合氯化铝5-8份、
聚丙烯酰胺3-5份、
羟甲基淀粉19-23份、
竹炭粉10-12份、
核桃皮15-20份、
二氧化钛3-5份、
草酸铵8-11份。
2.根据权利要求1所述的用于电镀废水吸附处理的吸附剂，其特征在于，所述吸附剂的原料按重量份包括如下组分：
沸石分子筛50份、
麦饭石粉22份、
纳米四氧化三铁17份、
聚合氯化铝7份、
聚丙烯酰胺5份、
羟甲基淀粉21份、
竹炭粉11份、
核桃皮18份、
二氧化钛4份、
草酸铵11份。
3.根据权利要求1所述的用于电镀废水吸附处理的吸附剂，其特征在于，麦饭石粉的粒径为100-120目，且所述麦饭石粉中二氧化硅含量≥60%。
4.根据权利要求1所述的用于电镀废水吸附处理的吸附剂，其特征在于，所述聚合氯化铝中氧化铝的含量≥30%。
5.根据权利要求1所述的用于电镀废水吸附处理的吸附剂，其特征在于，所述竹炭粉的粒径为0.7-0.8mm。
6.根据权利要求1所述的用于电镀废水吸附处理的吸附剂，其特征在于，所述羟甲基淀粉中有效物质含量≥95%。
7.根据权利要求1所述的用于电镀废水吸附处理的吸附剂，其特征在于，所述聚丙烯酰胺为两性离子型聚丙烯酰胺、阴离子型聚丙烯酰胺中的一种或两种组成的混合物。
8.根据权利要求1所述的用于电镀废水吸附处理的吸附剂，其特征在于，所述二氧化钛的粒径为1-5nm。
9.根据权利要求1所述的用于电镀废水吸附处理的吸附剂，其特征在于，所述吸附剂的制备方法包括如下步骤：
(1)将羟甲基淀粉与沸石分子筛混合，然后将混合物在30-35℃环境下搅拌1.5-3h;
(2)向步骤(1)所得的混合物中加入纳米四氧化三铁，搅拌20-30min，再依次加入麦饭石粉、聚合氯化铝、二氧化钛、核桃皮、竹炭粉和聚丙烯酰胺，每种加入后搅拌3-5min，混合均匀;
(3)在惰性气体氛围下，将步骤(2)所得的混合物以10℃/min的升温速率升温至300-400℃，保温4-5h，即得。
说明书
一种用于电镀废水吸附处理的吸附剂
技术领域
本发明涉及污水处理领域，特别是涉及一种用于电镀废水吸附处理的吸附剂。
背景技术
电镀是制造业的基础工艺之一，对我国经济社会的发展起到了很大的促进作用。在各种污染源中，电镀废水以其毒性大，排放量大，难治理尤其值得关注。据不完全统计，全国现有1.5万家电镀生产厂，每年排出的电镀废水约40亿立方米，其中约有50%未到达国家排放标准。长期以来，我国电镀企业以大量消耗资源的粗放型经营为特点，与国外相比，我国电镀行业存在明显差距，据报道国外电镀的1平方米的镀件平均用水量仅为0.08t，而我国的平均用水量为0.82t，每年我国电镀废水重金属的处理费用就高达4亿元以上。电镀废水水质复杂，涉及到各种重金属离子、有机化合物及无机化合物等诸多有害物质，有些还含致癌、致畸、致突变的剧毒物质，对人类危害极大。这些物质如果不经处理进入环境，必定会对生态环境及人类产生广泛而严重的危害。另外，回收电镀废水中的重金属可以彻底全面利用资源，极具经济价值。因此，电镀废水的治理是工业废水治理的重中之重的问题。
电镀废水中的污染物较为复杂，水质成分不易控制，但总的来讲，可分为重金属离子、酸碱以及有机化合物等有害物质。其中有毒有害的物质主要有镉、铬、镍、锌、铜、含氮化合物及磷酸盐等。
目前电镀废水处理的方法主要有化学法、离子交换法、吸附法、反渗析法、生物法等，这些处理工艺流程长，投资大，运行成本高且稳定性差。因此研究开发廉价和高效的吸附剂势在必行。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于电镀废水吸附处理的吸附剂，针对目前电镀废水处理存在工艺复杂、投资大、处理成本高的问题，本发明运行费用低、操作简单、运行稳定，能够除去大量金属离子、深度处理金属离子废水，可实现低成本下的化工行业含电镀废水的深度处理和达标排放。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种用于电镀废水吸附处理的吸附剂，所述吸附剂的原料按重量份包括如下组分：
沸石分子筛40-60份、
麦饭石粉18-24份、
纳米四氧化三铁15-18份、
聚合氯化铝5-8份、
聚丙烯酰胺3-5份、
羟甲基淀粉19-23份、
竹炭粉10-12份、
核桃皮15-20份、
二氧化钛3-5份、
草酸铵8-11份。
作为本发明进一步改进，所述吸附剂的原料按重量份包括如下组分：
沸石分子筛50份、
麦饭石粉22份、
纳米四氧化三铁17份、
聚合氯化铝7份、
聚丙烯酰胺5份、
羟甲基淀粉21份、
竹炭粉11份、
核桃皮18份、
二氧化钛4份、
草酸铵11份。
作为本发明进一步改进，麦饭石粉的粒径为100-120目，且所述麦饭石粉中二氧化硅含量≥60%。
作为本发明进一步改进，所述聚合氯化铝中氧化铝的含量≥30%。
作为本发明进一步改进，所述竹炭粉的粒径为0.7-0.8mm。
作为本发明进一步改进，所述羟甲基淀粉中有效物质含量≥95%。
作为本发明进一步改进，所述聚丙烯酰胺为两性离子型聚丙烯酰胺、阴离子型聚丙烯酰胺中的一种或两种组成的混合物。
作为本发明进一步改进，所述二氧化钛的粒径为1-5nm。
作为本发明进一步改进，所述吸附剂的制备方法包括如下步骤：
(1)将羟甲基淀粉与沸石分子筛混合，然后将混合物在30-35℃环境下搅拌1.5-3h;
(2)向步骤(1)所得的混合物中加入纳米四氧化三铁，搅拌20-30min，再依次加入麦饭石粉、聚合氯化铝、二氧化钛、核桃皮、竹炭粉和聚丙烯酰胺，每种加入后搅拌3-5min，混合均匀;
(3)在惰性气体氛围下，将步骤(2)所得的混合物以10℃/min的升温速率升温至300-400℃，保温4-5h，即得。
作为本发明进一步改进，所述惰性气体为氮气。
大量实践证明，以10℃/min的升温速度升温制得的吸附剂比表面积、总孔体积较好，如果升温速度过快，得到的吸附剂裂纹现象严重，内部微孔不能最大限度的膨胀扩大，产生的微孔数量较少，膨大后的孔隙结构不够均匀;升温速度过慢影响生产率，增加生产费用。升温至300-400℃保温4-5h可得到理想的吸附剂，如果温度过高保温时间太长，吸附剂的产率降低，灰分含量上升，随着裂解温度的升高，吸附剂的官能团总量逐渐减少;如果温度过低保温时间太短，得到的吸附剂比表面积、总孔体积和微孔孔容较小，达不到理想的使用效果。
本发明公开了以下技术效果：
本发明使用了生物质材料核桃皮，核桃皮为含氧元素非常丰富的有机物质，而且核桃在我国种植非常广泛，产量极大，因此核桃皮作为原材料是非常可取的。
本发明吸附剂材料含有丰富的含氧官能团，主要为C-OH、C=O、C-O-C;丰富的含氮官能团，主要为C-N-C、N-(C)3，少量的C-N-H，通过化学官能团吸附金属离子，增加吸附能力。其中C-OH、C-N-H通过离子交换作用进行金属离子的吸附，而C=O、C-O-C、C-N-C、N-(C)3与金属离子之间会产生阳离子-π电子作用，从而形成稳定的结构，吸附金属离子。
沸石分子筛有高岭土和氧化铝为主的硅铝载体，具有较大的比表面积和孔体积，这种多孔结构的材料具有较强的吸附性能和离子交换能力。
本发明中用于制备吸附剂的各原料组分无毒无害，而且具含有大量的活性基团，如磺酸基(-SO3H)、羧基(-COOH)、羟基(-OH)、氨基(-NH2)等活性基团，这些原料混合后，不仅能够相互配合与电镀废水中重金属离子发生络合、离子交换等反应，从而稳定地吸附重金属离子，提高吸附稳定性，形成不溶于水的沉淀物质，还能够与废水中的有机化合物发生亲和、吸附而形成氢键等，从而同时吸附重金属离子和有机化合物等有害物质;纳米四氧化三铁本身就具有吸附重金属离子的功能，本发明将纳米四氧化三铁与核桃皮、竹炭粉等混合后，能够在纳米四氧化三铁表面引入含氮含氧活性基团，这些活性基团能够与重金属离子发生络合等反应，实现了通过纳米四氧化三铁自身的吸附作用结合表面活性基团与重金属离子之间的络合作用，共同吸附电镀废水中的重金属离子，进而大大地提高了纳米四氧化三铁对重金属离子的吸附作用，发挥了各原料组分之间的相互协同、相互配合作用;由于氢氧根离子的架桥作用和多价阴离子的聚合作用，聚合氯化铝相对分子质量较大、电荷较高，能够对废水中胶体和颗粒物实现高度电中和及桥联作用，从而强力去除废水中重金属、胶体以及放射性有毒害物质等;聚丙烯酰胺的酰胺基可与许多物质亲和、吸附而形成氢键，同时聚丙烯酰胺在被吸附的粒子间形成“桥联”，生成絮团，有利于微粒下沉;麦饭石粉和竹炭粉因其自身特有的疏松多孔结构，具有较高的比表面积和表面活性，能够增大与废水的接触面积，因而具有独特的吸附、筛分、交换阴阳离子以及催化性能，能够吸附废水中的有机化合物和重金属离子等有害物质。（发明人陆海;王建辉;张小雨;赵子傑;高铎瑄;吕一申）
