本發(fā)明涉及重金屬處理技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于高嶺土的重金屬復(fù)合吸附材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，含有重金屬的廢水對人類的生活環(huán)境造成了巨大的危害，重金屬離子隨廢水排出，即使?jié)舛群苄?，也能造成公害，?yán)重污染環(huán)境，影響人們的健康。所以，研究如何降低廢水中重金屬的含量，減輕重金屬對環(huán)境的污染具有重大意義。目前，去除廢水中重金屬的方法主要有三種：一是通過發(fā)生化學(xué)反應(yīng)除去廢水中重金屬離子的方法；二是在不改變廢水中的重金屬的化學(xué)形態(tài)的條件下對其進(jìn)行吸附、濃縮、分離的方法；三是借助微生物或植物的絮凝、吸收、積累、富集等作用去除廢水中重金屬的方法。其中吸附法是比較常用的方法之一。
高嶺土是自然界常見的、非常重要的一種粘土礦物。高嶺土在水中能分散成顆粒帶負(fù)電的膠態(tài)懸浮液。由于高嶺土的典型孔結(jié)構(gòu)是平行壁和狹縫狀的毛細(xì)孔，孔分布范圍廣，主要以大孔和微孔為主，但數(shù)量較少，孔體積和比表面積較低，離子交換能力較小，吸附能力很難達(dá)到直接用于重金屬污染處理的要求。但高嶺土顆粒較小，具有很大的殘缺表面，層間結(jié)合能力較弱，因此提供了應(yīng)用物理、化學(xué)等處理方法改變其形態(tài)和結(jié)構(gòu)，從而提高其重金屬吸附去除能力的可能性。對高嶺土進(jìn)行改性以提高其對重金屬的吸附能力，一直是重金屬處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。若能夠在現(xiàn)有技術(shù)技術(shù)上進(jìn)一步提高基于高嶺土的吸附材料的重金屬吸附性能，將具有重要的市場價值和社會價值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種基于高嶺土的重金屬復(fù)合吸附材料及其制備方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
一種基于高嶺土的重金屬復(fù)合吸附材料，由以下按照重量份的原料制成：高嶺土32-37份、殼聚糖8-12份、十六烷基溴化銨5-8份、氯化羥鋁3-6份、尿素2-5份、11-羰基-β-乳香酸1-3份。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：由以下按照重量份的原料制成：高嶺土33-36份、殼聚糖9-11份、十六烷基溴化銨6-7份、氯化羥鋁4-5份、尿素3-4份、11-羰基-β-乳香酸1.3-2.7份。
作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：由以下按照重量份的原料制成：高嶺土35份、殼聚糖10份、十六烷基溴化銨7份、氯化羥鋁4份、尿素3.5份、11-羰基-β-乳香酸1.9份。
所述基于高嶺土的重金屬復(fù)合吸附材料的制備方法，步驟如下：
1)稱取高嶺土和殼聚糖，放入超微粉碎機(jī)中，進(jìn)行超微粉碎，然后過400-500目篩，獲得超微粉末；
2)稱取尿素，將尿素與超微粉末研磨混合均勻，獲得第一混合物；
3)將第一混合物在135-140℃下，攪拌混合30-40min后，自然冷卻，獲得第二混合物；
4)稱取十六烷基溴化銨，加入10-13倍重量的去離子水，在50-60℃下攪拌混合30-40min，獲得十六烷基溴化銨溶液；
5)稱取11-羰基-β-乳香酸，加入至十六烷基溴化銨溶液中，在50-60℃下攪拌混合20-30min，再超聲波處理40-50min，獲得第三混合物；
6)稱取氯化羥鋁，將氯化羥鋁和第二混合物加入至第三混合物中，在65-70℃下攪拌混合40-50min，再超聲波處理1h，獲得第四混合物；
7)將第四混合物真空干燥后，在450-500℃下保溫處理2-3h，自然冷卻，即可。
作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：步驟5)中，所述超聲波處理溫度為60-65℃，超聲波功率為1100W。
作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：步驟6)中，所述超聲波處理溫度為60-65℃，超聲波功率為1300W。
上述重金屬復(fù)合吸附材料能夠用于處理重金屬廢水。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明以高嶺土作為主要原料，所制備的重金屬復(fù)合吸附材料對重金屬具有良好的吸附效果，且吸附性能優(yōu)于目前常規(guī)的改性高嶺土，具有重要的市場價值和社會價值。
本發(fā)明制備的重金屬復(fù)合吸附材料原料簡單，制作方便，易于工業(yè)化生產(chǎn)，能夠大范圍推廣使用，有利于重金屬處理行業(yè)的發(fā)展。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。
實(shí)施例1
一種基于高嶺土的重金屬復(fù)合吸附材料，由以下按照重量份的原料制成：高嶺土32份、殼聚糖8份、十六烷基溴化銨5份、氯化羥鋁3份、尿素2份、11-羰基-β-乳香酸1份。
本實(shí)施例中，所述基于高嶺土的重金屬復(fù)合吸附材料的制備方法，步驟如下：
1)稱取高嶺土和殼聚糖，放入超微粉碎機(jī)中，進(jìn)行超微粉碎，然后過400目篩，獲得超微粉末；
2)稱取尿素，將尿素與超微粉末研磨混合均勻，獲得第一混合物；
3)將第一混合物在135℃下，攪拌混合30min后，自然冷卻，獲得第二混合物；
4)稱取十六烷基溴化銨，加入10倍重量的去離子水，在50℃下攪拌混合30min，獲得十六烷基溴化銨溶液；
5)稱取11-羰基-β-乳香酸，加入至十六烷基溴化銨溶液中，在50℃下攪拌混合20min，再超聲波處理40min，獲得第三混合物，其中，所述超聲波處理溫度為60℃，超聲波功率為1100W；
6)稱取氯化羥鋁，將氯化羥鋁和第二混合物加入至第三混合物中，在65℃下攪拌混合40min，再超聲波處理1h，獲得第四混合物，其中，所述超聲波處理溫度為60℃，超聲波功率為1300W；
7)將第四混合物真空干燥后，在450℃下保溫處理2h，自然冷卻，即可。
實(shí)施例2
一種基于高嶺土的重金屬復(fù)合吸附材料，由以下按照重量份的原料制成：高嶺土33份、殼聚糖11份、十六烷基溴化銨6份、氯化羥鋁4份、尿素4份、11-羰基-β-乳香酸2.7份。
本實(shí)施例中，所述基于高嶺土的重金屬復(fù)合吸附材料的制備方法，步驟如下：
1)稱取高嶺土和殼聚糖，放入超微粉碎機(jī)中，進(jìn)行超微粉碎，然后過400目篩，獲得超微粉末；
2)稱取尿素，將尿素與超微粉末研磨混合均勻，獲得第一混合物；
3)將第一混合物在137℃下，攪拌混合35min后，自然冷卻，獲得第二混合物；
4)稱取十六烷基溴化銨，加入11倍重量的去離子水，在53℃下攪拌混合40min，獲得十六烷基溴化銨溶液；
5)稱取11-羰基-β-乳香酸，加入至十六烷基溴化銨溶液中，在60℃下攪拌混合25min，再超聲波處理45min，獲得第三混合物，其中，所述超聲波處理溫度為60℃，超聲波功率為1100W；
6)稱取氯化羥鋁，將氯化羥鋁和第二混合物加入至第三混合物中，在65℃下攪拌混合45min，再超聲波處理1h，獲得第四混合物，其中，所述超聲波處理溫度為65℃，超聲波功率為1300W；
7)將第四混合物真空干燥后，在460℃下保溫處理2.5h，自然冷卻，即可。
實(shí)施例3
一種基于高嶺土的重金屬復(fù)合吸附材料，由以下按照重量份的原料制成：高嶺土35份、殼聚糖10份、十六烷基溴化銨7份、氯化羥鋁4份、尿素3.5份、11-羰基-β-乳香酸1.9份。
本實(shí)施例中，所述基于高嶺土的重金屬復(fù)合吸附材料的制備方法，步驟如下：
1)稱取高嶺土和殼聚糖，放入超微粉碎機(jī)中，進(jìn)行超微粉碎，然后過500目篩，獲得超微粉末；
2)稱取尿素，將尿素與超微粉末研磨混合均勻，獲得第一混合物；
3)將第一混合物在138℃下，攪拌混合35min后，自然冷卻，獲得第二混合物；
4)稱取十六烷基溴化銨，加入12倍重量的去離子水，在55℃下攪拌混合35min，獲得十六烷基溴化銨溶液；
5)稱取11-羰基-β-乳香酸，加入至十六烷基溴化銨溶液中，在55℃下攪拌混合25min，再超聲波處理45min，獲得第三混合物，其中，所述超聲波處理溫度為63℃，超聲波功率為1100W；
6)稱取氯化羥鋁，將氯化羥鋁和第二混合物加入至第三混合物中，在68℃下攪拌混合45min，再超聲波處理1h，獲得第四混合物，其中，所述超聲波處理溫度為63℃，超聲波功率為1300W；
7)將第四混合物真空干燥后，在470℃下保溫處理2.5h，自然冷卻，即可。
實(shí)施例4
一種基于高嶺土的重金屬復(fù)合吸附材料，由以下按照重量份的原料制成：高嶺土36份、殼聚糖9份、十六烷基溴化銨7份、氯化羥鋁5份、尿素3份、11-羰基-β-乳香酸1.3份。
本實(shí)施例中，所述基于高嶺土的重金屬復(fù)合吸附材料的制備方法，步驟如下：
1)稱取高嶺土和殼聚糖，放入超微粉碎機(jī)中，進(jìn)行超微粉碎，然后過400目篩，獲得超微粉末；
2)稱取尿素，將尿素與超微粉末研磨混合均勻，獲得第一混合物；
3)將第一混合物在135℃下，攪拌混合40min后，自然冷卻，獲得第二混合物；
4)稱取十六烷基溴化銨，加入13倍重量的去離子水，在52℃下攪拌混合30min，獲得十六烷基溴化銨溶液；
5)稱取11-羰基-β-乳香酸，加入至十六烷基溴化銨溶液中，在57℃下攪拌混合30min，再超聲波處理45min，獲得第三混合物，其中，所述超聲波處理溫度為60℃，超聲波功率為1100W；
6)稱取氯化羥鋁，將氯化羥鋁和第二混合物加入至第三混合物中，在68℃下攪拌混合43min，再超聲波處理1h，獲得第四混合物，其中，所述超聲波處理溫度為60℃，超聲波功率為1300W；
7)將第四混合物真空干燥后，在480℃下保溫處理3h，自然冷卻，即可。
實(shí)施例5
一種基于高嶺土的重金屬復(fù)合吸附材料，由以下按照重量份的原料制成：高嶺土37份、殼聚糖12份、十六烷基溴化銨8份、氯化羥鋁6份、尿素5份、11-羰基-β-乳香酸3份。
本實(shí)施例中，所述基于高嶺土的重金屬復(fù)合吸附材料的制備方法，步驟如下：
1)稱取高嶺土和殼聚糖，放入超微粉碎機(jī)中，進(jìn)行超微粉碎，然后過500目篩，獲得超微粉末；
2)稱取尿素，將尿素與超微粉末研磨混合均勻，獲得第一混合物；
3)將第一混合物在140℃下，攪拌混合40min后，自然冷卻，獲得第二混合物；
4)稱取十六烷基溴化銨，加入13倍重量的去離子水，在60℃下攪拌混合40min，獲得十六烷基溴化銨溶液；
5)稱取11-羰基-β-乳香酸，加入至十六烷基溴化銨溶液中，在60℃下攪拌混合30min，再超聲波處理50min，獲得第三混合物，其中，所述超聲波處理溫度為65℃，超聲波功率為1100W；
6)稱取氯化羥鋁，將氯化羥鋁和第二混合物加入至第三混合物中，在70℃下攪拌混合50min，再超聲波處理1h，獲得第四混合物，其中，所述超聲波處理溫度為65℃，超聲波功率為1300W；
7)將第四混合物真空干燥后，在500℃下保溫處理3h，自然冷卻，即可。
對比例1
與實(shí)施例3相比，不含殼聚糖，其他與實(shí)施例3相同。
對比例2
與實(shí)施例3相比，不含11-羰基-β-乳香酸，其他與實(shí)施例3相同。
對比例3
與實(shí)施例3相比，不含殼聚糖和11-羰基-β-乳香酸，其他與實(shí)施例3相同。
對比例4
與實(shí)施例3相比，采用常規(guī)的制備方法，其他與實(shí)施例3相同。其中，所述常規(guī)制備方法為將各原料粉碎混合均勻即可。
對比例5
常規(guī)改性高嶺土。所述改性高嶺土的處理過程為：取5份高嶺土加入2份S iO2，1份Na2CO3，1份KClO3放入研缽中研細(xì)，混勻，置于高溫爐中，控制溫度在800℃，恒溫3h。
實(shí)施例6
采用實(shí)施例1-5進(jìn)行重金屬吸附試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。
表1重金屬吸附試驗(yàn)表
從上表可以看出，本發(fā)明制備的重金屬復(fù)合吸附材料對重金屬鉻離子和重金屬鉛離子均具有良好的吸附效果。
實(shí)施例7
采用對比例1-5進(jìn)行重金屬吸附試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。
表2重金屬吸附試驗(yàn)表
從上表可以看出，本發(fā)明制備的重金屬復(fù)合吸附材料對重金屬鉻離子和重金屬鉛離子均優(yōu)于現(xiàn)有的常規(guī)改性高嶺土，因此具有突出的進(jìn)步。
另外，從實(shí)施例3與對比例1-3的數(shù)據(jù)對比中可以看出，實(shí)施例3所制備的重金屬復(fù)合吸附材料的性能優(yōu)于對比例1-3，且對比例1-2所制備的重金屬復(fù)合吸附材料的性能優(yōu)于對比例3。由于對比例1與實(shí)施例3相比，不含殼聚糖，其他與實(shí)施例3相同；對比例2與實(shí)施例3相比，不含11-羰基-β-乳香酸，其他與實(shí)施例3相同；對比例3與實(shí)施例3相比，不含殼聚糖和11-羰基-β-乳香酸，其他與實(shí)施例3相同。因此可以看出，本發(fā)明通過添加殼聚糖和11-羰基-β-乳香酸，殼聚糖、11-羰基-β-乳香酸與其他組分協(xié)同作用，有利于提高對重金屬的吸附效果。
從實(shí)施例3與對比例4的數(shù)據(jù)對比中可以看出，實(shí)施例3所制備的重金屬復(fù)合吸附材料的性能優(yōu)于對比例4，由于對比例4與實(shí)施例3相比，采用常規(guī)的制備方法，其他與實(shí)施例3相同，因此采用本發(fā)明制備方法對本發(fā)明各原料進(jìn)行處理，有利于提高對重金屬的吸附效果。
從實(shí)施例3與對比例5的數(shù)據(jù)對比中可以看出，實(shí)施例3所制備的重金屬復(fù)合吸附材料的性能優(yōu)于對比例5，本發(fā)明制備的重金屬復(fù)合吸附材料對重金屬鉻離子和重金屬鉛離子均優(yōu)于現(xiàn)有的常規(guī)改性高嶺土，因此具有突出的進(jìn)步。
上面對本發(fā)明的較佳實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。