專利名稱：一種去除天然水體中鎵離子的復(fù)合吸附材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種去除天然水體中鎵離子的復(fù)合吸附材料的制備方法，具體涉及含鎵離子水體的深度處理，屬于環(huán)境保護(hù)中廢水處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鎵的化學(xué)性質(zhì)和鋅、鋁類似，屬于兩性元素，能溶于酸、堿。其化學(xué)活性和鋅相近，但不如鋁活潑。鎵在常溫下由于表面形成氧化膜而趨穩(wěn)定，在高于2873K溫度時(shí)才與氧作用，在373K溫度以下不與水作用，但在473K溫度的加壓水蒸氣中會(huì)氧化成氫氧化鎵。鎵在冷硝酸中會(huì)鈍化，可緩慢地溶于冷硫酸和鹽酸中，但較快地溶于熱硝酸、高氯酸、濃氫氟酸、王水及鹽酸高氯酸的混合液中，還易溶于濃的強(qiáng)堿中。在加熱條件下鎵能與鹵素及硫、硒、磷、砷及銻等生成化合物。鎵作為一種稀有金屬常用來(lái)制造半導(dǎo)體砷化鎵、磷化鎵、鍺半導(dǎo)體摻雜元，純鎵及低熔合金可作核反應(yīng)的熱交換介質(zhì)，溫度計(jì)的填充料，有機(jī)反應(yīng)中作二酯化的催化劑，因此分離回收水中的鎵具有十分重要的意義。·目前對(duì)于水中鎵的近年來(lái)，鎵回收工藝研究主要集中在以長(zhǎng)碳鏈有機(jī)胺和磷酸酯類試劑為萃取劑，在酸性或堿性介質(zhì)中萃取回收鎵，此法已取得了很大進(jìn)展。但由于水中鎵含量低、大量其他離子共存等原因，無(wú)法進(jìn)行深度分離富集鎵，吸附法因是一種廣泛用于從水溶液中去除鎵離子的方法，其中吸附劑與鎵離子之間通過(guò)靜電相互作用或者吸附劑與鎵離子螯合而達(dá)到去除水中鎵離子的目的。傳統(tǒng)的吸附劑有硅膠，離子交換樹(shù)脂。硅膠具有比表面積大、多孔的特點(diǎn)，但是吸附效率不高。離子交換樹(shù)脂具有比表面積大、多孔性吸附性能高的優(yōu)點(diǎn)，但是制備成本高，工藝復(fù)雜。因此，需要開(kāi)發(fā)一種成本低，來(lái)源廣泛的吸附材料。海泡石海泡石是一種富鎂纖維硅酸鹽粘土礦物，為層鍵過(guò)渡型結(jié)構(gòu)，沿C軸方向有一系列孔道，故具有大的比表面積和孔容量，使其具有較強(qiáng)的吸附能力和分子篩功能因而廣泛應(yīng)用于化工、輕工、石油、冶金等領(lǐng)域普通海泡石的吸附性和離子交換性很弱，應(yīng)用前必須對(duì)其進(jìn)行改性處理。氯化鋁無(wú)色透明晶體或白色而微帶淺黃色的結(jié)晶性粉末。氯化鋁的蒸氣或溶于非極性溶劑中或處于熔融狀態(tài)時(shí)，都以共價(jià)的二聚分子Al2Cl6形式存在?？扇苡谠S多有機(jī)溶齊U。聚合的氯化鋁是一種良好的吸附劑，有較強(qiáng)的架橋吸附性，對(duì)水中的大部分離子具有良好的吸附性能。因此如果將氯化鋁負(fù)載在其他物質(zhì)表面可以大大增強(qiáng)物質(zhì)的吸附性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明追對(duì)鎵離子處理效率不高的問(wèn)題，提供一種海泡石/氯化鋁復(fù)合吸附材料及其制備方法，該材料可以高效的去除水中的鎵離子。本發(fā)明的另一個(gè)目的是解決了現(xiàn)有飲用水中鎵離子去除工藝復(fù)雜的問(wèn)題。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是
(I)取一定量的海泡石用I 2mol/L的HCl溶液浸泡，控制固液比為6 1，在30°C下攪拌20 24h，過(guò)濾后，將酸浸泡的海泡石用蒸餾水清洗至中性，放入105°C的烘箱內(nèi)烘干，粉碎之后備用；
(2)準(zhǔn)確稱取一定量改性海泡石粉末和氯化鋁，用蒸餾水配成摩爾比為2 I的混合液，使混合液中的A13+的質(zhì)量濃度為330 340mg/L，在快速攪拌下逐滴加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10% NaOH溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)液的pH值為7 9，溫度為30°C，反應(yīng)I 3h后離心分離，固體洗滌多次，放入烘箱中烘干20 24h，磨碎，即得本發(fā)明吸附材料。本發(fā)明的原理是用鹽酸溶液對(duì)海泡石進(jìn)行改性處理，經(jīng)改性處理后，海泡石孔道中的部分金屬化合物被溶解出來(lái)，使其比表面積和孔容量增大，對(duì)鎵離子具有一定的物理吸附效果，再將氯化鋁負(fù)載在改性海泡石表面，就可以與水中的鎵離子進(jìn)行絡(luò)合，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)鎵離子的吸附，這種既有物理吸附又有化學(xué)吸附而產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)大大提高了處理水中鎵離子的效率。本發(fā)明的應(yīng)用方法是將本發(fā)明的吸附材料20g，投入到500ml含有鎵離子2 8mg/L的污水中，調(diào)節(jié)pH在6 7左右，攪拌之后靜置I 3小時(shí)，然后過(guò)濾取出本發(fā)明的吸附材料即可。 本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明所述方法制得的海泡石/氯化鋁復(fù)合吸附材料比表面積和孔隙率均優(yōu)于現(xiàn)在有的吸附材料，并且具有工藝簡(jiǎn)單、吸附容量大，來(lái)源廣泛的特點(diǎn)。與現(xiàn)有的吸附材料相比，將所述的吸附材料用于吸附水中的鎵離子，可以對(duì)水中的鎵離子進(jìn)行物理和化學(xué)雙重吸附，增加吸附效率，從而高效的吸附水中的鎵離子離子。
具體實(shí)施例方式一種海泡石/氯化鋁復(fù)合吸附材料制備方法如下
取一定量的海泡石用I 2mol/L的HCl溶液浸泡，控制固液比為6 1，在30°C下攪拌20 24h，過(guò)濾后，將酸浸泡的海泡石用蒸餾水清洗至中性，放入105°C的烘箱內(nèi)烘干粉碎；準(zhǔn)確稱取一定量改性海泡石粉末和氯化鋁，用蒸餾水配成摩爾比為2 I的混合液，使混合液中的Al3+的質(zhì)量濃度為330 340mg/L，在快速攪拌下逐滴加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10% NaOH溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)液的PH值為7 9，溫度為30°C，反應(yīng)I 3h后離心分離，固體洗滌多次，放入烘箱中烘干20 24h，磨碎，即得本發(fā)明吸附材料。以下用3個(gè)實(shí)施例再詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明
實(shí)施例I
取一定量的海泡石用lmol/L的HCl溶液浸泡，控制固液比為6 1，在30°C下攪拌20h，過(guò)濾后，將酸浸泡的海泡石用蒸餾水清洗至中性，放入105°C的烘箱內(nèi)烘干粉碎；準(zhǔn)確稱取定量改性海泡石粉末和氯化鋁，用蒸餾水配成摩爾比為2 I的混合液，使混合液中的Al3+的質(zhì)量濃度為330mg/L，在快速攪拌下逐滴加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10% NaOH溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)液的pH值為7，溫度為30°C，反應(yīng)Ih后離心分離，固體洗滌多次，放入烘箱中烘干20h，磨碎，即得本發(fā)明吸附材料。將該吸附材料放入體積為500mL濃度為2mg/L含有鎵離子的廢水中，pH值在6的情況下，吸附I個(gè)小時(shí)，吸附率為95. 2%。實(shí)施例2
取一定量的海泡石用I. 5mol/L的HCl溶液浸泡，控制固液比為6 1，在30°C下攪拌22h，過(guò)濾后，將酸浸泡的海泡石用蒸餾水清洗至中性，放入105°C的烘箱內(nèi)烘干粉碎；準(zhǔn)確稱取一定量改性海泡石粉末和氯化鋁，用蒸餾水配成摩爾比為2 I的混合液，使混合液中的Al3+的質(zhì)量濃度為335mg/L，在快速攪拌下逐滴加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10% NaOH溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)液的PH值為7 9，溫度為30°C，反應(yīng)I 3h后離心分離，固體洗滌多次，放入烘箱中烘干22h，磨碎，即得本發(fā)明吸附材料。將該吸附材料放入體積為500mL濃度為4mg/L含有鎵離子的廢水中，pH值在6. 5的情況下，吸附2個(gè)小時(shí)，吸附率為96. 7%。實(shí)施例3
取一定量的海泡石用2mol/L的HCl溶液浸泡，控制固液比為6 1，在30°C下攪拌24h，過(guò)濾后，將酸浸泡的海泡石用蒸餾水清洗至中性，放入105°C的烘箱內(nèi)烘干粉碎；準(zhǔn)確稱取 一定量改性海泡石粉末和氯化鋁，用蒸餾水配成摩爾比為2 I的混合液，使混合液中的Al3+的質(zhì)量濃度為340mg/L，在快速攪拌下逐滴加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10% NaOH溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)液的PH值為9，溫度為30°C，反應(yīng)I 3h后離心分離，固體洗滌多次，放入烘箱中烘干24h，磨碎，即得本發(fā)明吸附材料。將該吸附材料放入體積為500mL濃度為8mg/L含有鎵離子的廢水中，pH值在7的情況下，吸附3個(gè)小時(shí)，吸附率為97. 8%。
權(quán)利要求
1.一種去除天然水體中鎵離子的復(fù)合吸附材料，其特征在于該吸附材料由氯化鋁負(fù)載在改性海泡石表面制備而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種去除天然水體中鎵離子的復(fù)合吸附材料的制備方法，其特征在于改性海泡石的制備方法；取一定量的海泡石用I 2mol/L的HCl溶液浸泡，控制固液比為6 1，在30°C下攪拌20 24h，過(guò)濾后，將酸浸泡的海泡石用蒸餾水清洗至中性，放入105°C的烘箱內(nèi)烘干，粉碎之后備用。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種去除天然水體中鎵離子的復(fù)合吸附材料的制備方法，其特征在于將氯化鋁負(fù)載在改性海泡石表面的制備方法準(zhǔn)確稱取一定量改性海泡石粉末和氯化鋁，用蒸餾水配成摩爾比為2 : I的混合液，使混合液中的Al3+的質(zhì)量濃度為330 340mg/L，在快速攪拌下逐滴加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10% NaOH溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)液的pH值為7 9，溫度為30°C，反應(yīng)I 3h后離心分離，固體洗滌多次，放入烘箱中烘干20 24h，磨碎，SP得本發(fā)明吸附材料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種去除天然水體中鎵離子的復(fù)合吸附材料及其制備方法，是以海泡石和氯化鋁為原料，將海泡石用鹽酸溶液浸泡進(jìn)行改性，烘干粉碎之后通氯化鋁配成混合液，快速攪拌，用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH，離心分離，洗滌多次，烘干粉碎之后即得本發(fā)明的吸附材料。本發(fā)明采用的是吸附法除去水中的鎵離子，具有工藝簡(jiǎn)單，材料易得，成本低，交換容量大，處理效果高的特點(diǎn)。該制備方法新穎獨(dú)特，制得的材料對(duì)水中鎵離子有良好的吸附效果。
文檔編號(hào)C02F1/28GK102872844SQ20121034165
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月4日
發(fā)明者涂保華, 雷春生, 梅宇韜 申請(qǐng)人:常州大學(xué)