申请日2017.04.22
公开(公告)日2017.06.13
IPC分类号B01J20/12; B01J20/30; C02F1/28
摘要
本发明涉及一种用于印染废水处理的多孔凹凸棒土吸附剂及其制备方法，包括主原料：凹凸棒土和石膏，辅助原料：粘结剂、发泡剂、发泡催化剂和水。本发明利用凹凸棒土自身的矿物特点，保证吸附剂具备优良的物理吸附性能的同时，采用发泡工艺成形，在材料中形成了大量直径约为0.1‑1mm的孔隙，孔隙率约为60‑80%，极大增加了凹凸棒土吸附剂的比表面积，提高了材料的吸附脱色效率。本发明的凹凸棒土吸附剂为块状材料，既解决了印染废水脱色处理后续阶段的固液分离问题，又使得部分染料的回收再利用成为可能。而且吸附剂本身的再生重复性使用处理方法简易可行，可多次重复处理。
权利要求书
1.一种用于印染废水处理的多孔凹凸棒土吸附剂，其特征在于：
包括主原料：凹凸棒土和石膏，辅助原料：粘结剂、发泡剂、发泡催化剂和水;
其组分以质量计：主原料中凹凸棒土含量为60-90%，石膏含量为10-40%;粘结剂加入量为主原料总量的5-15%，发泡剂的加入量为主原料总量的10-25%，发泡催化剂的加入量为主原料总量的0.1%-0.5%，加水量为主原料总量的2.5-5倍。
2.根据权利要求1所述的用于印染废水处理的多孔凹凸棒土吸附剂，其特征在于：所述凹凸棒土为80-100目，所述石膏为β型半水石膏、脱硫石膏的一种或两种的混合物，所述粘结剂为六偏磷酸钠、水玻璃的一种或两种的混合物，所述发泡剂为双氧水，所述发泡催化剂为氧化锰MnO2、氧化铬Cr2O3、氧化铁Fe2O3的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的用于印染废水处理的多孔凹凸棒土吸附剂，其特征在于：所述凹凸棒土的产地为江苏盱眙。
4.权利要求1所述的多孔凹凸棒土吸附剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)称取一定量的粘结剂，将其加入水中，使其充分溶解，得到均匀的溶液;
(2)加入一定量的凹凸棒土、石膏和发泡催化剂，搅拌均匀;
(3)加入发泡剂，搅拌均匀，将制得的浆料倒入模具中，静置12小时;
(4)将浆料和模具一起置于50-70℃烘箱中干燥，脱模，脱模后的坯体继续在此温度下干燥;
(5)将干燥的坯体放入马弗炉焙烧,以10℃/每分钟升温至400-500℃后保持2-4小时,冷却，即制得所需的多孔凹凸棒土吸附剂。
说明书
一种用于印染废水处理的多孔凹凸棒土吸附剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种处理印染废水的多孔凹凸棒土吸附剂及其制备方法,属于非金属矿物材料与应用及印染废水处理技术领域。
背景技术
随着科技的进步，现代工业的逐步发展,给人们生活带来了便利，同时工业产品生产的过程也产生了一些对环境和人体有害的物质，成为人们不得不面对的问题。如印染废水是加工棉、麻、化学纤维等产品为主的印染厂所排放的废水,印染废水水量大、碱度大、有机污染物含量高,且带有较高的色度,属难处理的工业废水。
目前处理上述工业废水的方法有化学法、物理法、生物法及物理化学法等。化学法主要有化学氧化法、离子交换和电解法;物理法主要吸附法和混凝、过滤法、物理化学法主要有絮凝沉淀法等。其中吸附法是处理印染废水的主要方法之一,而吸附剂是吸附法的核心。活性炭及其改性产品是性能优良的吸附剂，在吸附水溶性染料时吸附率高,但由于生产原料的限制和价格昂贵以及生产过程环境负荷重,生产成本高,推广应用受到限制。因此吸附法研究的重点在于对传统吸附材料的改性以及新型吸附材料的开发等方面。
凹凸棒土是一种含水铝镁硅酸盐矿物，典型化学式Si8Mg5O20(OH)2(OH2)4·4H2O,其晶体结构属硅酸盐双链结构和层状结构的过渡类型，沿c轴发育双链结构，沿a、b轴发育层状结构，在晶体结构中交错存在一系列的晶体孔道，内比表面积大，具有良好的吸附、胶体性、脱色、离子交换等性能。而且我国凹凸棒土资源丰富,与其他矿物材料相比,具有明显的价格优势。
郭向利在研究中以凹凸棒石矿物为原料，通过酸碱复合改性，再经造粒、热处理后制备了印染废水颗粒脱色材料(四川大学材料科学与工程学院，硅酸盐学报，2007(5)：574-577)。许庆华用凹凸棒石粘土作为原料，经酸化处理后烘干，得到凹凸棒颗粒吸附过滤剂(专利，公开号：1593743A)。马永梅采用凹凸棒土和聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)为原料,开发了一种高效廉价的PDMDAAC-凹凸棒土水处理脱色剂(淮阴工学院生化学院，非金属矿，2010(4):78-80)。不过采用凹凸棒土为原料开发的废水处理吸附剂普遍存在的问题是：一方面此类吸附剂在生产过程中面临酸活化水洗后产生大量的酸处理问题，而且生产过程耗水量大，固液分离困难，生产周期长，导致生产成本增高，另一方面此类材料多为粉末状，在实际脱色过程中难以实现固液分离，且脱色处理过程中产生的淤泥无法与脱色材料进行分离，容易造成二次污染。
发明内容
本发明针对成分复杂且浓度较高的工业废水,特别是印染废水处理技术现状以及凹凸棒土水处理剂研究现状,提出一种成本低廉、脱色效果好的用于印染废水处理的多孔凹凸棒土吸附剂及其制备方法。
为达到上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种用于印染废水处理的多孔凹凸棒土吸附剂，包括主原料：凹凸棒土和石膏，辅助原料：粘结剂、发泡剂、发泡催化剂和水;
其组分以质量计：主原料中凹凸棒土含量为60-90%，石膏含量为10-40%;粘结剂加入量为主原料总量的5-15%，发泡剂的加入量为主原料总量的10-25%，发泡催化剂的加入量为主原料总量的0.1%-0.5%，加水量为主原料总量的2.5-5倍;
所述凹凸棒土为80-100目，所述石膏为β型半水石膏、脱硫石膏的一种或两种的混合物，所述粘结剂为六偏磷酸钠、水玻璃的一种或两种的混合物，所述发泡剂为双氧水，所述发泡催化剂为氧化锰MnO2、氧化铬Cr2O3、氧化铁Fe2O3的一种或几种的混合物;
进一步的，所述凹凸棒土的产地为江苏盱眙。
上述多孔凹凸棒土吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取一定量的粘结剂，将其加入水中，使其充分溶解，得到均匀的溶液;
(2)加入一定量的凹凸棒土、石膏和发泡催化剂，搅拌均匀;
(3)加入发泡剂，搅拌均匀，将制得的浆料倒入模具中，静置12小时;
(4)将浆料和模具一起置于50-70℃烘箱中干燥，脱模，脱模后的坯体继续在此温度下干燥;
(5)将干燥的坯体放入马弗炉焙烧,以10℃/每分钟升温至400-500℃后保持2-4小时,冷却，即制得所需的多孔凹凸棒土吸附剂。
本发明的本发明的多孔凹凸棒土吸附剂与现有的以凹凸棒土为原料制备的印染废水脱色材料相比，具有以下优点：
1.本发明利用凹凸棒土自身的矿物特点，保证吸附剂具备优良的物理吸附性能的同时，采用发泡工艺成形，在材料中形成了大量直径约为0.1-1mm的孔隙，孔隙率约为60-80%，极大增加了凹凸棒土吸附剂的比表面积，提高了材料的吸附脱色效率。
2.400-500℃煅烧2-4小时的过程，不仅是对凹凸棒土高温活化的过程，而且使加入的粘结剂发生反应，产生粘结作用，同时石膏经过此温度煅烧后强度增加，在保证吸附材料具备优异吸附脱色性能的同时，还能产生理想的强度，该吸附剂在水中浸泡20天不散裂，调速振荡器振荡30min散失率<5%。
3.采用高温热处理活化，有效避免了采用酸活化的传统方法中酸污水的产生及多次酸洗的复杂性。大大减少了废水的产生量，材料的制造过程基本无污染，绿色环保。
4.本发明的凹凸棒土吸附剂为块状材料，既解决了印染废水脱色处理后续阶段的固液分离问题，又使得部分染料的回收再利用成为可能。而且吸附剂本身的再生重复性使用处理方法简易可行，可多次重复处理，且处理后的吸附剂对印染废水的脱色能力接近初始材料。
