申请日2015.09.30
公开(公告)日2018.01.12
IPC分类号B01J20/24; B01J20/30; C02F1/28; C02F1/62; C02F101/20; C02F103/16
摘要
本发明属于水处理材料领域，涉及一种吸附电镀废水中锡离子的高粱秸秆高岭土复合材料制备方法。本发明提出的制备方法是将改性高岭土复合到氨化高粱秸秆的孔道中，具体工艺包括高粱秸秆洗净、氨化、高岭土改性以及复合材料制备等。与高粱秸秆相比，复合材料大幅度的提高了锡离子饱和吸附量，又能避免水处理过程中高粱秸秆有机碳的溢出污染。本发明制备的复合材料将锡离子的吸附量提升至165.3mg/g，可用于电镀厂含锡废水处理，市场前景广阔。
权利要求书
1.一种吸附电镀废水中锡离子的高粱秸秆高岭土复合材料制备方法，其特征在于：
1)清洁高粱秸秆：将高粱秸秆漂洗、烘干;
2)高粱秸秆氨化：将清洁后的高粱秸秆置于氨化溶液中，于60℃放置90分钟，漂洗、烘干;其中氨化溶液的配方是溶剂为去离子水，溶液中各种溶质浓度分别为：醋酸铵浓度3~6g/L，氨水浓度3~6g/L，1,3-丙二胺浓度3~6g/L，乙二醇浓度1~3g/L;
3)高岭土改性：将高岭土置于丙烯酸/过氧乙酸混合水溶液中，搅拌1小时，过滤，于100℃干燥3~12小时，冷却，用去离子水洗涤，干燥，得改性的高岭土;其中高岭土与丙烯酸/过氧乙酸混合溶液的料/液比为1/5~1/20 g/ mL;其中丙烯酸/过氧乙酸混合水溶液中丙烯酸的质量浓度为20~30%，过氧乙酸的质量浓度为0.1~0.3%;
4)复合材料制备：将聚氰基丙烯酸乙酯溶于丁酮中，依次加入氨化高粱秸秆及改性高岭土，搅拌1~4小时，混合物置于干燥箱中，于40~60℃干燥12小时，得高粱秸秆高岭土复合材料;其中各种物料的重量比为：氨化高粱秸秆/改性高岭土/聚氰基丙烯酸乙酯/丁酮=2/1/2/5。
说明书
吸附电镀废水中锡离子的高粱秸秆高岭土复合材料制备方法
技术领域
本发明属于水处理材料技术领域，具体涉及一种吸附电镀废水中锡离子的高粱秸秆高岭土复合材料制备方法。
背景技术
电镀对环境与人危害最大的重金属是铅、镉、铬和类金属砷及其化合物，这是国家环保部在环发[(2009)112号]文中明确规定的重点排查对象。但对电镀从业人员和各省市环保厅局的官员来讲，还必须关注电镀所用锡化物、镍和镍的化合物、铜和铜化合物、锌和锌的化合物对环境与人的危害。因为早在30年前出版的《微量元素与健康》一书中就讲到：“目前, 尽管对全球己构成威胁的有害元素只有铅、汞、镉、砷等有限的几种，但在局部地区或某一工业部门中，新的污染物却总是不断的产生，并向世界各地逐步蔓延。其中有些元素的污染波及面很广，但其危害并不大(如铁、锡等);而另一些元素虽然只在局部地区内发生作用, 但往往会造成极为严重的后果,是环境中潜伏的最危险因素。这些新的威胁正在日益增长，若不及早注意，它们总有一天会变成全球性的严重问题。”另外，尽管铜和锡是人体必需的微量元素，但当环境中铜与锡的化合物数量增多后，铜与锡通过“食物链”进入人体的数量也会大大增加而产生危害。
高岭土是自然界常见的、非常重要的一种粘土矿物，是在缺少碱金属和碱土金属的酸性介质中，由火成岩和变质岩中的长石或其他硅酸盐矿物经风化作用形成。自然界中高岭土所包含的矿物主要分为粘土矿物和非粘土矿物。其中粘土矿物主要包含高岭石族矿物和少量的蒙脱石、云母和绿泥石;非粘土矿物主要包含长石、石英和招的水化物，还有一些铁矿物如赤铁矿、菱铁矿、褐铁矿等、钛矿物如金红石等和有机质如植物纤维等。决定高岭土性能的主要是粘土矿物。改性高岭土加工技术对源水的杀菌效果表明，对于细菌菌落数为230个/mL、大肠菌群为3500个/L的源水，在pH值为6.5和确定投加量时，不同Al/Si摩尔比(3.5～10) 的改性高岭土的杀菌效果显著，细菌菌落数为23～28个/mL，大肠菌群少于3个/L。这是因为改性高岭土中的高铁酸盐具有强的氧化性，对源水中的细菌特别是对大肠菌群具有优良的杀死效能。在弱酸性条件下，高铁酸盐分解速率快，氧化性强，同时生成的Fe3+和Fe(OH)3 以及羟基铝配离子和硅酸的混凝絮凝吸附作用增强了去除细菌的效能。净化水的浊度低于 2.5NTU，细菌菌落数为23个/mL，总大肠菌群小于3个/L，均达到国家饮用水标准。
本发明的创造性在于：(1)高粱秸秆高岭土复合材料是一种新型水处理材料，作为环保材料功能开发潜力巨大;(2)用聚氰基丙烯酸乙酯将改性高岭土固定至氨化高粱秸秆中，制备高粱秸秆高岭土复合材料的制备工艺未见文献报道;(3)无论与高岭土相比，还是高粱秸秆重金属吸附材料相比，复合材料的物理形态、物质结构、重金属吸附量、再生循环利用等性能均具备突出的实质性特点和显著的进步。
发明内容
本发明属于水处理材料领域，涉及一种吸附电镀废水中锡离子的高粱秸秆高岭土复合材料制备方法。本发明提出的制备方法是将改性高岭土复合到氨化高粱秸秆的孔道中，具体工艺包括高粱秸秆洗净、氨化、高岭土改性以及复合材料制备等。本发明制备的高粱秸秆高岭土复合材料具有以下优点：(1)用聚氰基丙烯酸乙酯将高岭土固定至高粱秸秆中，既能发挥高粱秸秆密度轻、比表面积大的特性，又能利用了高岭土对重金属锡离子吸附能力强的优点;(2)与高岭土粉体相比，复合材料避免了高岭土粉体团聚结块、锡离子吸附力降低的问题，又能避免吸附锡离子的高岭土难以回收，引发二次污染的问题;(3)与高粱秸秆相比，复合材料大幅度的提高了锡离子饱和吸附量，又能避免水处理过程中高粱秸秆有机碳的溢出污染。复合材料将锡离子的吸附量提升至165.3mg/g，即每克复合材料可吸附165.3mg锡离子。本发明制备的锡离子吸附材料可用于电镀厂含锡废水处理，市场前景广阔。
本发明提出的高粱秸秆高岭土复合材料的制备方法，其特征在于：
1)清洁高粱秸秆：将高粱秸秆漂洗、烘干;
2)高粱秸秆氨化：将清洁后的高粱秸秆置于氨化溶液中，于60℃放置90分钟，漂洗、烘干;其中氨化溶液的配方是溶剂为去离子水，溶液中各种溶质浓度分别为：醋酸铵浓度3～6g/L，氨水浓度3～6g/L，1,3-丙二胺浓度3～6g/L，乙二醇浓度1～3g/L;
3)高岭土改性：将高岭土置于丙烯酸/过氧乙酸混合水溶液中，搅拌1小时，过滤，于100℃干燥3～12小时，冷却，用去离子水洗涤，干燥，得改性的高岭土;其中高岭土与丙烯酸/过氧乙酸混合溶液的料/液比为1/5～1/20g/mL;其中丙烯酸/过氧乙酸混合水溶液中丙烯酸的质量浓度为20～30%，过氧乙酸的质量浓度为0.1～0.3%;
4)复合材料制备：将聚氰基丙烯酸乙酯溶于丁酮中，依次加入氨化高粱秸秆及改性高岭土，搅拌1～4小时，置于干燥箱中，于40～60℃干燥12小时，得高粱秸秆高岭土复合材料;其中各种物料的重量比为：氨化高粱秸秆/改性高岭土/聚氰基丙烯酸乙酯/丁酮=2/1/2/5。
将高粱秸秆高岭土复合材料置于含锡电镀废水中，调节溶液pH值为5～6，于25℃吸附 4小时，废水中锡离子的浓度为50～500mg/L，吸附完毕，过滤，检测水处理材料中吸附的锡离子量。
将上述吸附锡离子的复合材料置于浓度为0.2M的磷酸钠水溶液中1小时，过滤，洗净，烘干，完成解吸附工艺，得再生的高粱秸秆高岭土复合材料;再将上述再生复合材料置于含锡电镀废水中，进行锡离子吸附。如此多个循环，直至复合材料的锡离子吸附量小于初次吸附量的80%。
