申请日20200628
公开(公告)日20201020
IPC分类号B01J20/20; B01J20/30; C02F1/28; C02F101/22
摘要
本发明属工业废水处理吸附剂技术领域，具体涉及一种可去除工业废水中重金属的吸附剂及其制备方法。所述吸附剂的制备方法，将10～20wt%的氢氧化钠和80～90wt%的水玻璃混合搅拌至氢氧化钠颗粒完全溶解，得碱激发剂;将55～65wt%的锯末粉、20～30wt%的钢渣粉和10～20wt%碱激发剂混合，研磨0.5～1h，得混合粉末;将混合粉末在100～150MPa压力下机压成型，得钢渣锯末地聚物前驱体;将地聚物前驱体在50～80℃干燥后于氮气保护下600～850℃，保温1～2.5h，得钢渣锯末炭复合材料;将钢渣锯末炭复合材料用去离子水冲洗至洗涤水的pH值为5～7时，即可得到所述吸附剂。本发明所述制备方法具有成本低廉，工艺简单，易于工业化生产等优点，且制备的易回收的去除工业废水中重金属的吸附剂对重金属吸附效果好，易回收。
权利要求书
1.一种可去除工业废水中重金属的吸附剂的制备方法，其特征在于，主要包括以下几个步骤：
S1、将10～20wt%的氢氧化钠和80～90wt%的水玻璃混合并搅拌均匀，直至氢氧化钠固体颗粒完全溶解后，得到碱激发剂;
S2、将55～65wt%的锯末粉、20～30wt%的钢渣细粉和10～20wt%所述碱激发剂进行混合后，研磨，得到混合均匀的混合粉末;
S3、将所述混合粉末放入模具中，进行高压成型，得到钢渣锯末地聚物前驱体;
S4、将所述地聚物前驱体依次进行烘干和焙烧处理后，保温，冷却后即可得到钢渣锯末炭复合材料;
S5、将所述钢渣锯末炭复合材料用去离子水进行反复冲洗，直至洗涤水的pH值为5～7时，即可得到所述吸附剂。
2.根据权利要求1所述的一种可去除工业废水中重金属的吸附剂的制备方法，其特征在于，S1中所述水玻璃的模数为2.0～3.5。
3.根据权利要求1所述的一种可去除工业废水中重金属的吸附剂的制备方法，其特征在于，S2中所述钢渣细粉的粒度≤200目。
4.根据权利要求1所述的一种可去除工业废水中重金属的吸附剂的制备方法，其特征在于，S2中所述锯末粉的粒度为500目～200目，木质含量≥85wt%。
5.根据权利要求1所述的一种可去除工业废水中重金属的吸附剂的制备方法，其特征在于，S2中的研磨时间为0.5～1h。
6.根据权利要求1所述的一种可去除工业废水中重金属的吸附剂的制备方法，其特征在于，S3中高压成型的压力条件为100～150MPa，时间为1～3min。
7.根据权利要求1所述的一种可去除工业废水中重金属的吸附剂的制备方法，其特征在于，S4中的烘干处理的温度条件为50～80℃，烘干时间为8～12h，烘干后的所述地聚物前驱体在氮气的保护下进行焙烧，且焙烧的温度条件为600～850℃。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述制备方法得到的吸附剂。
9.一种如权利要求8所述吸附剂的应用，其特征在于，所述吸附剂对废水中重金属Cr(VI)离子的吸附量为35.10～55.10mg/g。
说明书
一种可去除工业废水中重金属的吸附剂及其制备方法
技术领域
本发明属工业废水处理吸附剂技术领域，具体涉及一种可去除工业废水中重金属的吸附剂及其制备方法。
背景技术
工业化进程的发展使含重金属离子废水的排放量增加，对水体和土壤造成了污染，直接影响了人类饮用水的卫生状况。因此，含重金属离子的工业废水处理已成为世界学者关注的热点。目前，用来处理废水中重金属离子的方法主要有化学沉淀法、离子交换法、电解法、膜分离法和吸附法等。其中，吸附法是利用吸附剂将水体中的一种或多种重金属离子吸附，再通过解吸作用达到分离和富集重金属的目的。吸附法由于具有吸附效率高、材料来源广、操作简单的优点，受到了人们的普遍关注。一般情况下，吸附剂是决定吸附效率和成本的关键因素，目前工业上应用最多的吸附剂是活性炭，并且通过对活性炭进行改性提高其对重金属的吸附能力。如“一种污水处理吸附剂及其制备和使用方法”(CN109289780A)专利技术，将改性玉米芯、改性柚子皮和活性炭混合，增加吸附剂表面孔隙的方法提高对重金属的吸附能力。“一种同步去除污水中重金属和有机物的改性活性炭的制备方法”(CN 108479698A)专利技术，通过对活性炭进行预处理、再用高锰酸钾和双氧水浸泡，醋酸和醋酸钠浸渍，烘干后再于500～600℃氮气气氛中焙烧，再于十二烷基硫酸钠溶液中浸渍，烘干后再进行焙烧并用水蒸气深度活化，制得具有重金属吸附能力的活性炭。上述吸附剂不仅制备工艺复杂，价格昂贵，而且粉末状吸附剂分散在液体中难分离，不易回收，易造成二次污染。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的缺陷，目的在于提供一种成本低廉、制备工艺简单，易回收的去除工业废水中重金属的吸附剂的制备方法。
本发明提供一种可去除工业废水中重金属的吸附剂的制备方法，主要包括以下几个步骤：
S1、将10～20wt%的氢氧化钠和80～90wt%的水玻璃混合并搅拌均匀，直至氢氧化钠固体颗粒完全溶解后，得到碱激发剂;
S2、将55～65wt%的锯末粉、20～30wt%的钢渣细粉和10～20wt%所述碱激发剂进行混合后，研磨，得到混合均匀的混合粉末;
S3、将所述混合粉末放入模具中，进行高压成型，得到钢渣锯末地聚物前驱体;
S4、将所述地聚物前驱体依次进行烘干和焙烧处理后，保温，冷却后即可得到钢渣锯末炭复合材料;
S5、将所述钢渣锯末炭复合材料用去离子水进行反复冲洗，直至洗涤水的pH值为5～7时，即可得到所述吸附剂。
进一步地，S1中所述水玻璃的模数为2.0～3.5。
进一步地，S2中所述钢渣细粉的粒度≤200目。
进一步地，S2中所述锯末粉的粒度为500目～200目，木质含量≥85wt%。
进一步地，S2中的研磨时间为0.5～1h。
进一步地，S3中高压成型的压力条件为100～150MPa，时间为1～3min。
进一步地，S4中的烘干处理的温度条件为50～80℃，烘干时间为8～12h，烘干后的所述地聚物前驱体在氮气的保护下进行焙烧，且焙烧的温度条件为600～850℃。
一种如上述制备方法得到的吸附剂。
一种如上述所述吸附剂的应用，其特征在于，所述吸附剂对废水中重金属Cr(VI)离子的吸附量为35.10～55.10mg/g。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明所述去除工业废水中重金属的吸附剂的制备方法，其具有以下几个优点：
(1)本发明所述制备方法以锯末、冶金渣等传统工农业废弃物作为原料，不仅成本低廉，在治理废水的同时，还能实现对废弃物合理再利用，具有“变废为宝”和“以废治废”的效果;
(2)本发明所述制备方法以钢渣地聚物作为骨架，锯末活性炭填充在其中，采用压力成型，使活性炭固定在钢渣地聚物的孔道中，形成具有交错、致密的独特结构的吸附剂，并赋予吸附剂既具有稳固的外形和优异的力学性能，又具有优异的重金属离子吸附能力，克服了无固定形状粉末状活性炭吸附后难以回收的缺点，避免了对水资源的二次污染，且具有固液分离简单，容易回收的优点;
(3)本发明所述制备方法无需借助特殊设备，制备工艺简单，易于工业化生产;
(4)本发明所述方法制备的吸附剂具有稳固的外形和独特的显微结构，对重金属吸附能力强，分离简单，回收率高。（发明人吴雨波;栗海峰;罗翔;罗文君）
