專利名稱：一種多孔鈦酸鈣重金屬吸附劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水處理領(lǐng)域，尤其涉及一種多孔鈦酸鈣重金屬吸附劑的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)的發(fā)展，大量的廢水、廢氣和廢渣進入環(huán)境中，產(chǎn)生嚴重的環(huán)境問題，危害人類健康。在眾多的污染物中，重金屬是一類毒性很強的可在生物體內(nèi)蓄積的污染物質(zhì)。 各國都制定了嚴格的排放標準，控制重金屬的排放。各企業(yè)，也在三廢治理上花費了大量的人力物力。但是，重金屬污染事故還是時有發(fā)生。主要原因之一是目前的處理方法成本高， 或者是工藝復雜。近些年來，人們不斷探索新的處理方法，其中吸附法因其具有適應(yīng)面廣， 處理效果好，無二次污染，處理廢水的同時可以回收有用物質(zhì)，在重金屬廢水處理中受到廣泛的重視。目前，人們已經(jīng)開發(fā)出很多吸附劑，如活性炭、膨潤土、粉煤灰、沸石和人工高分子等，但是這些吸附劑在實際應(yīng)用中，存在著再生回收困難、或是吸附容量較低、或是重復使用穩(wěn)定性差等問題。與之相比較，納米鈦酸鈣吸附劑具有吸附容量高，再生方法簡單，穩(wěn)定性好，是一種很好的重金屬吸附劑。但是，由于納米粉體粒徑小，很容易流失，工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用困難。而直接將納米鈦酸鹽制成多孔塊體材料是解決納米粉體回收困難的有效途徑， 中國專利CN101804328A公開了制備多孔鈦酸鹽吸附材料的方法——生物模板法?？啡┰强啡┕I(yè)產(chǎn)生的廢渣，目前，大部分糠醛企業(yè)把糠醛渣作為鍋爐的燃料，這不僅是資源的浪費，而且在燃燒過程中產(chǎn)生含酸廢氣，污染環(huán)境。中國專利CN101912767A公開了將糠醛渣改性后，直接用于重金屬的吸附。但是將糠醛渣用于多孔鈦酸鈣吸附劑的制備國內(nèi)外未見報道。本發(fā)明以糠醛渣為模板，利用溶膠凝膠法制備多孔鈦酸鈣吸附劑，用于水中重金屬的吸附去除。開辟了重金屬吸附劑制備方法和糠醛渣廢物利用的新領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是利用糠醛工業(yè)產(chǎn)生的固體廢物作為模板劑制備多孔鈦酸鈣，應(yīng)用于水中重金屬的吸附。采用的技術(shù)方案
本發(fā)明的一種多孔鈦酸鈣重金屬吸附劑的制備方法，其特征包括以下工藝過程
(1)、將糠醛渣烘干，粉碎，過80目篩；
(2)、分別以鈦酸四正丁酯和硝酸鈣為鈦和鈣源，以檸檬酸為絡(luò)合劑，以油酸為分散劑制備鈦酸鈣溶膠；
(3)、將糠醛渣與鈦酸鈣溶膠按糠醛渣和鈦質(zhì)量比為: Ti=2:廣1:1混合，加熱到 80°C攪拌均勻，鼓風干燥箱內(nèi)80°C -100 °C烘干，形成糠醛渣-鈦酸鈣干凝膠復合物；
(4)、模板劑的煅燒去除將(3)步得到的糠醛渣-鈦酸鈣干凝膠復合物于 6000C _800°C煅燒ai_6h，冷卻至室溫，得到多孔鈦酸鈣吸附材料。本發(fā)明優(yōu)點在于合成設(shè)備和工藝簡單，制備鈦酸鈣吸附劑的同時處理了固體廢
3物——糠醛渣。制備的多孔重金屬吸附劑具有吸附容量大，吸附速度快，適用重金屬種類廣，性能穩(wěn)定，耐酸堿和耐熱性強，回收方便，適應(yīng)范圍廣。
具體實施例方式下面將結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。實施例1
本發(fā)明的一種多孔鈦酸鈣重金屬吸附劑的制備方法，具體包括以下步驟 (1)、糠醛渣的預處理糠醛渣，烘干后機械粉碎，過80目篩，待用。(2)、溶膠制備室溫下，將28. 34 g六水硝酸鈣和3. OOg檸檬酸溶于60mL無水乙醇中，磁力攪拌30分鐘，形成鈣的乙醇溶液。另將40.84 g鈦酸四正丁酯在劇烈攪拌下溶于45mL無水乙醇中，繼續(xù)攪拌的條件下滴加165 mL的冰醋酸，攪拌均勻，得到鈦前軀體溶液。在攪拌條件下，將鈣的乙醇溶液加入到鈦前軀體溶液中，加入45 ml的分散劑油酸，攪拌均勻后，加入95mL水，繼續(xù)攪拌1 h，得到黃色的溶膠。(3)、稱取IOg按(1)步驟預處理的糠醛渣加入(2)步驟制備的鈦酸鈣溶膠中，加熱 80°C攪拌均勻，80 0C -100 ！烘干，形成糠醛渣-鈦酸鈣干凝膠復合物；
(4)、模板劑的煅燒去除將(3)步得到的干凝膠復合物于750°C煅燒他，冷卻至室溫， 得到多孔鈦酸鈣吸附材料。實施例2 鉛，鎘、鎳、銅、鋅和銀的吸附等溫線
取一定量單一金屬離子于50 mL具塞刻度比色管(刻度已校準)中，調(diào)pH值到5-8，用水定容，加入0.1 g吸附劑，密塞，恒溫振蕩(或攪拌)吸附10 min，靜止30 min，測定上清液中重金屬離子的濃度；改變金屬離子的初始濃度分別測定吸附量，繪制吸附等溫線。結(jié)果表明，隨初始濃度的增加，吸附量增大，當初始濃度達到一定量時，吸附量不再增加，吸附飽和。計算吸附平衡時鉛，鎘、鎳、銅、鋅和銀的飽和吸附容量分別為780mg/g，73. 2mg/g, 82. 5mg/g,220mg/g,346. 3mg/g 禾口 102. 8mg/g。實施例3 :鉛，鎘、鎳、銅、鋅和銀同時存在時的吸附效果
配制含鉛0. lg/L，鎘、鎳、銅、鋅和銀均為0. 05 g/L的重金屬混合溶液1L，調(diào)pH值為 5-8。稱取2g實施例1制備的吸附劑，加入到該混合標準溶液中，于室溫下攪拌(或振蕩)吸附10分鐘，靜置30分鐘，用火焰原子吸收測上清液中鉛，鎘、鎳、銅、鋅和銀的濃度，計算鉛， 鎘、鎳、銅、鋅和銀的去除率分別為100%，99. 8%, 98. 1%，100%, 100%和99. 5%。實施例4:重金屬的回收
將實施例3中吸附了重金屬鉛，鎘、鎳、銅、鋅和銀的吸附劑過濾分離，加入0. 5mol/L的硝酸溶液25mL，攪拌(或振蕩)5分鐘，過濾，用原子吸收分光光度計測定洗脫液中鉛，鎘、鎳、 銅、鋅和銀的含量，計算洗脫回收率均大于97%。實施例5 吸附劑的再生
將實施例4中洗脫重金屬后的吸附劑，用水洗至中性，烘干即可實現(xiàn)再生。
權(quán)利要求
1. 一種多孔鈦酸鈣重金屬吸附劑的制備方法，其特征包括以下工藝過程(1)、將糠醛渣烘干，粉碎，過80目篩；(2)、分別以鈦酸四正丁酯和硝酸鈣為鈦和鈣源，以檸檬酸為絡(luò)合劑，以油酸為分散劑制備鈦酸鈣溶膠；(3)、將糠醛渣與鈦酸鈣溶膠按糠醛渣和鈦質(zhì)量比為: Ti=2:廣1:1混合，加熱到 80°C攪拌均勻，鼓風干燥箱內(nèi)80°C -100 °C烘干，形成糠醛渣-鈦酸鈣干凝膠復合物；(4)、模板劑的煅燒去除將(3)步得到的糠醛渣-鈦酸鈣干凝膠復合物于 6000C _800°C煅燒ai_6h，冷卻至室溫，得到多孔鈦酸鈣吸附材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多孔鈦酸鈣重金屬吸附劑的制備方法，它是利用糠醛工業(yè)的固體廢棄物—糠醛渣為模板劑，采用溶膠凝膠法制備的多孔片狀鈦酸鈣重金屬吸附劑。將干燥的糠醛渣粉碎加入鈦酸鈣溶膠，攪拌均勻，烘干，得到糠醛渣-鈦酸鈣凝膠復合物，高溫煅燒，氧化分解糠醛渣和鈦酸鈣凝膠中的有機物，得到多孔鈦酸鈣吸附劑。用于水中鉛、鎘、鎳、銅、鋅和銀等多種重金屬的同時吸附去除。采用糠醛渣為模板劑屬于固體廢棄物利用，同時利用了鈦酸鈣的高吸附性能和高穩(wěn)定性，該方法合成吸附劑具有成本低，工藝簡單，吸附劑的吸附容量大，適用范圍廣，水熱穩(wěn)定，耐酸堿性強，再生和回收方便等優(yōu)點。
文檔編號B01J20/06GK102430382SQ201110284628
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者任廣軍, 宋恩軍, 張東, 賈立嬌 申請人:沈陽理工大學