本發(fā)明屬于環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域，具體涉及草酸改性廢磚、基于該廢磚的復(fù)合材料及用其吸附水體重金屬的方法。
背景技術(shù)：
：研究表明，不溶于水的金屬硫化物可以用以去除水中陽離子，如林璋等硫化鋅基納米材料用以去除水中的陽離子染料(CN201210201118.1)，容學(xué)德等利用硫化鋅納米微粒吸附去除水中的鎘離子(廣東化工，2013(2)：13-15)。然而，現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道的方法均是用晶型的納米級(jí)材料進(jìn)行吸附，首先晶型材料的比表面積較小，吸附量有限；其次，納米級(jí)材料顆粒較小，吸附后難以分離，容易造成材料流失。目前我國城市建筑垃圾中實(shí)體粘土磚約占總量的30-50％。粘土磚由粘土、頁巖和煤矸石等原料混合經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成，主要成分為石英(約占67％)、Al2O3(約占12％)以及Fe2O3(約占8％)，且存在一定的機(jī)械強(qiáng)度和大量的孔隙，可以作為吸附劑或者載體被回收利用。因此，對(duì)建筑廢轉(zhuǎn)進(jìn)行資源化利用作為一種新的處理途徑，不僅可以為污水凈化提供一種新型廉價(jià)的吸附材料或載體，對(duì)建筑行業(yè)和環(huán)境保護(hù)也都有巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。但是，由于廢磚的表面積較低(20m2/g左右)，制約了其對(duì)污染物的吸附以及作為載體的固載量，限制了廢磚的有效利用率，因此，需要增大廢磚的表面積來提高廢磚的回收和利用率。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的第一目的是提供一種草酸改性的廢磚，以提高廢磚的比表面積，提高吸附量；本發(fā)明的第二目的是提供一種基于上述改性廢磚的復(fù)合材料，利用改性廢磚作為載體負(fù)載無定型硫化銅得到復(fù)合吸附劑；本發(fā)明的第三目的是提供一種利用上述改性廢磚以及基于改性廢磚的復(fù)合材料吸附水體重金屬的方法，用于吸附去除水體中二價(jià)汞離子等重金屬。上述目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種草酸改性廢磚，通過如下方法制備而成：將廢磚粉碎、洗滌、過濾、烘干后，置于草酸溶液中浸泡改性，再洗滌、烘干即得。優(yōu)選地，制備方法具體包括如下步驟：步驟S1，將廢磚粉碎，過篩分級(jí)，選出0.5-1.2mm粒徑的磚粒；步驟S2，將上述磚粒用水洗滌、過濾后，于100-110℃烘干；步驟S3，將步驟S2所得磚粒置于草酸溶液中超聲浸泡改性；所述草酸溶液的摩爾濃度為1-10mol/L，草酸溶液的體積為磚粒質(zhì)量的15-25倍；步驟S4，將改性后的磚粒洗滌至中性，100-110℃烘干即得。優(yōu)選地，步驟S3中，改性溫度為25-40℃，超聲頻率為50-70KHz，超聲時(shí)間為3-5h。一種基于上述改性廢磚的復(fù)合材料，通過如下方法制成：先將改性廢磚浸泡于硫化鈉溶液中，再向其中滴加氯化銅溶液，最后過濾取出，烘干即得無定型硫化銅負(fù)載的改性廢磚。優(yōu)選地，制備方法具體包括：步驟S1，將改性廢磚浸泡于硫化鈉溶液中2-4小時(shí)；硫化鈉溶液的濃度為0.01-0.1mol/L，體積為改性廢磚質(zhì)量的10-20倍；步驟S2，再滴加氯化銅溶液，滴加完畢后于5-15℃反應(yīng)4-6小時(shí)；氯化銅溶液的濃度為0.01-0.1mol/L，體積為改性廢磚質(zhì)量的10-20倍；步驟S3，過濾取出，烘干即得無定型硫化銅負(fù)載的改性廢磚。優(yōu)選地，步驟S3烘干條件為：30-40℃真空烘干。上述復(fù)合材料在吸附凈化水體中重金屬方面的應(yīng)用。優(yōu)選地，吸附凈化水體中重金屬的方法為：先將待處理的水體過濾，去除不溶性雜質(zhì)，調(diào)節(jié)其pH至2-3，再將其以4-40BV/h的流速通過裝填有所述復(fù)合材料的吸附柱床層即可。優(yōu)選地，所述復(fù)合材料使用后的脫附再生方法為：將濃度為1-2mol/L的硫化鈉溶液或者3-4mol/L的鹽酸溶液以0.5-5BV/h的流速通過吸附柱床層，時(shí)間為0.5-1.5h，脫附再生溫度為20-40℃。本發(fā)明的有益效果：1、本發(fā)明提供的改性廢磚比表面積顯著增大；2、本發(fā)明提供的復(fù)合材料通過將無定型硫化銅負(fù)載于改性廢磚上制備而成，吸附能力顯著高于改性廢磚、無定型硫化銅單獨(dú)使用時(shí)的吸附量之和，比現(xiàn)有技術(shù)具有顯著的進(jìn)步；3、單獨(dú)使用納米硫化銅時(shí)，吸附后硫化銅不易分離，本發(fā)明復(fù)合材料克服了該缺陷；4、本發(fā)明提供的改性廢磚和基于該改性廢磚的復(fù)合材料可以用于吸附凈化水體中的重金屬，且脫附再生后可以反復(fù)套用。附圖說明圖1為測(cè)試1、2、3對(duì)水體中二價(jià)汞離子的去除率(％)。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例具體介紹本發(fā)明的技術(shù)方案。實(shí)施例1：草酸改性廢磚的制備制備方法具體包括如下步驟：步驟S1，將廢磚粉碎，過篩分級(jí)，選出0.5-1.2mm粒徑的磚粒；步驟S2，將上述磚粒用水洗滌、過濾后，于105℃烘干；步驟S3，將步驟S2所得磚粒置于草酸溶液中超聲浸泡改性；所述草酸溶液的摩爾濃度為5mol/L，草酸溶液的體積為磚粒質(zhì)量的20倍；改性溫度為35℃，超聲頻率為60KHz，超聲時(shí)間為4h；步驟S4，將改性后的磚粒洗滌至中性，105℃烘干即得。比表面積從19.5m2/g提高到63.5m2/g，增加了2.2倍。實(shí)施例2：草酸改性廢磚的制備制備方法具體包括如下步驟：步驟S1，將廢磚粉碎，過篩分級(jí)，選出0.5-1.2mm粒徑的磚粒；步驟S2，將上述磚粒用水洗滌、過濾后，于100℃烘干；步驟S3，將步驟S2所得磚粒置于草酸溶液中超聲浸泡改性；所述草酸溶液的摩爾濃度為1mol/L，草酸溶液的體積為磚粒質(zhì)量的25倍；改性溫度為25℃，超聲頻率為70KHz，超聲時(shí)間為3h；步驟S4，將改性后的磚粒洗滌至中性，100℃烘干即得。比表面積從19.5m2/g提高到39.8m2/g，增加了1倍。實(shí)施例3：草酸改性廢磚的制備制備方法具體包括如下步驟：步驟S1，將廢磚粉碎，過篩分級(jí)，選出0.5-1.2mm粒徑的磚粒；步驟S2，將上述磚粒用水洗滌、過濾后，于110℃烘干；步驟S3，將步驟S2所得磚粒置于草酸溶液中超聲浸泡改性；所述草酸溶液的摩爾濃度為10mol/L，草酸溶液的體積為磚粒質(zhì)量的15倍；改性溫度為40℃，超聲頻率為50KHz，超聲時(shí)間為5h；步驟S4，將改性后的磚粒洗滌至中性，110℃烘干即得。比表面積從19.5m2/g提高到51.3m2/g，增加了1.6倍。實(shí)施例4：基于改性廢磚的復(fù)合材料的制備先將改性廢磚浸泡于硫化鈉溶液中，再向其中滴加氯化銅溶液，最后過濾取出，烘干即得無定型硫化銅負(fù)載的改性廢磚。具體包括如下步驟：步驟S1，將改性廢磚浸泡于硫化鈉溶液中3小時(shí)；硫化鈉溶液的濃度為0.05mol/L，體積為改性廢磚質(zhì)量的15倍；步驟S2，再滴加氯化銅溶液，滴加完畢后于10℃反應(yīng)5小時(shí)；氯化銅溶液的濃度為0.05mol/L，體積為改性廢磚質(zhì)量的15倍；步驟S3，過濾取出，35℃真空烘干即得無定型硫化銅負(fù)載的改性廢磚。實(shí)施例5：基于改性廢磚的復(fù)合材料的制備先將改性廢磚浸泡于硫化鈉溶液中，再向其中滴加氯化銅溶液，最后過濾取出，烘干即得無定型硫化銅負(fù)載的改性廢磚。具體包括如下步驟：步驟S1，將改性廢磚浸泡于硫化鈉溶液中2小時(shí)；硫化鈉溶液的濃度為0.1mol/L，體積為改性廢磚質(zhì)量的10倍；步驟S2，再滴加氯化銅溶液，滴加完畢后于5℃反應(yīng)6小時(shí)；氯化銅溶液的濃度為0.1mol/L，體積為改性廢磚質(zhì)量的10倍；步驟S3，過濾取出，30℃真空烘干即得無定型硫化銅負(fù)載的改性廢磚。實(shí)施例6：基于改性廢磚的復(fù)合材料的制備先將改性廢磚浸泡于硫化鈉溶液中，再向其中滴加氯化銅溶液，最后過濾取出，烘干即得無定型硫化銅負(fù)載的改性廢磚。具體包括如下步驟：步驟S1，將改性廢磚浸泡于硫化鈉溶液中4小時(shí)；硫化鈉溶液的濃度為0.01mol/L，體積為改性廢磚質(zhì)量的20倍；步驟S2，再滴加氯化銅溶液，滴加完畢后于15℃反應(yīng)4小時(shí)；氯化銅溶液的濃度為0.01mol/L，體積為改性廢磚質(zhì)量的20倍；步驟S3，過濾取出，40℃真空烘干即得無定型硫化銅負(fù)載的改性廢磚。實(shí)施例7：對(duì)比實(shí)施例復(fù)合材料：取320g實(shí)施例1制備的改性廢磚，按照實(shí)施例4方法制備得復(fù)合材料(400g，經(jīng)計(jì)算可知該復(fù)合材料中無定型硫化銅占80g)。對(duì)比A：僅320g實(shí)施例1制備的改性廢磚。對(duì)比B：僅80g純無定型硫化銅，不負(fù)載在載體上。實(shí)施例8：應(yīng)用與效果實(shí)施例測(cè)定本發(fā)明基于該廢磚的復(fù)合材料對(duì)水體中二價(jià)汞離子的吸附能力。水體中二價(jià)汞離子的濃度為100mg/L。測(cè)試方法為：先將待處理的水體過濾，去除不溶性雜質(zhì)，調(diào)節(jié)其pH至2.5。測(cè)試1，復(fù)合材料：取500LpH為2.5的水體以20BV/h的流速通過裝填有復(fù)合材料(實(shí)施例7中所述復(fù)合材料，400g)的吸附柱床層。62.5h通過完畢。測(cè)試2，對(duì)比A：取500LpH為2.5的水體通過裝填有改性廢磚(實(shí)施例7中的對(duì)比A所示320g改性廢磚)的吸附柱床層。62.5h通過完畢。測(cè)試3，對(duì)比B：將實(shí)施例7中的對(duì)比B所示80g無定型硫化銅添加進(jìn)500LpH為2.5的水體中，攪拌62.5h。測(cè)試1、2、3中材料對(duì)于500L水體中二價(jià)汞離子的去除率如下表和圖1。測(cè)試1測(cè)試2測(cè)試3二價(jià)汞離子去除率(％)91.611.458.5測(cè)試1的二價(jià)汞離子去除率遠(yuǎn)大于測(cè)試2、3的去除率之和，證明將無定型硫化銅負(fù)載在改性廢磚后形成的復(fù)合材料對(duì)二價(jià)汞離子的去除率顯著提高。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，理論上，硫化銅負(fù)載在改性廢磚后必然會(huì)占據(jù)改性廢磚上的吸附位點(diǎn)，復(fù)合材料的吸附去除效果應(yīng)低于硫化銅和改性廢磚吸附效果之和。這說明本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步。復(fù)合材料使用后的脫附再生方法為：將濃度為1-2mol/L的硫化鈉溶液以0.5-5BV/h的流速通過吸附柱床層，時(shí)間為0.5-1.5h，脫附再生溫度為20-40℃。實(shí)施例9：應(yīng)用實(shí)例將廢水改為含Cd2+、Cr3+、Pb2+等金屬離子的廢水后，去除率稍有差異，但仍達(dá)90％左右，此時(shí)脫附劑需要改為3-4mol/L的鹽酸溶液。上述實(shí)施例的作用僅在于說明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容，但并不以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3