本發(fā)明屬于地下水凈化領(lǐng)域,具體涉及一種負(fù)載聚苯乙烯磺酸鈉改性納米鐵的膨潤(rùn)土吸附劑及其制備方法。
背景技術(shù):
膨潤(rùn)土是以蒙脫石為主要成分的天然納米吸附材料,陽(yáng)離子交換容量大,對(duì)污染物具有較強(qiáng)的吸附能力,近年來被廣泛應(yīng)用于工業(yè)廢水中有機(jī)污染物、重金屬的吸附處理。此外,膨潤(rùn)土還廣泛應(yīng)用于石油、日用、化工、能源和環(huán)保等領(lǐng)域。納米鐵相比于普通鐵顆粒,活性高,去污效果快。近年來,地下水中的重金屬六價(jià)鉻污染日益受到重視,納米鐵可以有效地將六價(jià)鉻還原成毒性小、遷移性差的三價(jià)鉻,使其沉淀固定下來,從而將污染源區(qū)的污染物消減固定,防止其向周圍擴(kuò)散,有利于達(dá)到進(jìn)一步控制消除的目標(biāo)。但是納米鐵顆粒小,所以極易團(tuán)聚,易氧化失活,因此,解決納米鐵的團(tuán)聚問題并提高穩(wěn)定性,成為研究的熱點(diǎn)。
李晨樺在《膨潤(rùn)土負(fù)載納米鐵去除地下水中六價(jià)鉻研究》中,利用feso4·7h2o和鈉基膨潤(rùn)土制備了一種去除六價(jià)鉻的吸附劑,但是還存在著比表面積小、納米鐵易失活、吸附效率低等問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
基于以上思考,本發(fā)明旨在提供一種比表面積大、吸附效率高、使用壽命長(zhǎng)的膨潤(rùn)土吸附劑。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種負(fù)載聚苯乙烯磺酸鈉改性納米鐵的膨潤(rùn)土吸附劑,其特征在于,是由以下重量份的原料制成:
聚苯乙烯磺酸鈉3-4,鈉基膨潤(rùn)土30-50,活性炭5-10,乙二胺2-3,硝酸銀溶液10-15,feso4·7h2o10-20,豆油1-2,kbh45-10,naoh20-30,脫氧水20-100,去離子水30-80,脫氧乙醇20-100,乙醇20-40;
所述硝酸銀溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-2%;naoh溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1-1%。
所述的一種負(fù)載聚苯乙烯磺酸鈉改性納米鐵的膨潤(rùn)土吸附劑的制備方法,其特征在于,是由以下步驟制成:
a.將活性炭加入到乙醇中,超聲分散均勻后,浸泡1-2h,過濾并烘干;將硝酸銀溶液滴加到烘干的活性炭中,并不斷攪拌,使其潤(rùn)濕均勻,然后將濕潤(rùn)的活性炭干燥后置于300-500℃下煅燒20-80min,得到載銀活性炭;
b.將步驟a所得載銀活性炭、鈉基膨潤(rùn)土加入到去離子水中,持續(xù)攪拌20-25h,使其充分分散后,向其中加入feso4·7h2o,再持續(xù)攪拌20-25h后,在氮?dú)獗Wo(hù)下,加入脫氧乙醇;
c.將kbh4溶于naoh中,攪拌條件下滴加到步驟b所得混合液中,立即出現(xiàn)黑色沉淀;滴加完畢后,持續(xù)攪拌20-40min,過濾并用脫氧水、脫氧乙醇洗滌2-3次,烘干,即得負(fù)載納米鐵、銀、活性炭的膨潤(rùn)土混合物。
d.將聚苯乙烯磺酸鈉、豆油、乙二胺與步驟d所得混合物混合于20-50份脫氧水中,攪拌20-30min,過濾、洗滌烘干即可。
所述的一種負(fù)載聚苯乙烯磺酸鈉改性納米鐵的膨潤(rùn)土吸附劑的制備方法,其特征在于,所用鈉基膨潤(rùn)土使用前需要過200-300目篩。
本發(fā)明的有益效果是:kbh4在堿性條件下可將二價(jià)鐵還原為零價(jià)鐵,粘附在膨潤(rùn)土上,解決了納米鐵分散性差限制應(yīng)用的缺點(diǎn),又有利于經(jīng)濟(jì)型粘土礦物的廣泛應(yīng)用;納米鐵可以有效地將六價(jià)鉻還原成毒性小、遷移性差的三價(jià)鉻,使其沉淀固定下來,從而將污染源區(qū)的污染物消減固定,防止其向周圍擴(kuò)散,有利于達(dá)到進(jìn)一步控制消除的目標(biāo);硝酸銀通過高溫煅燒會(huì)生成單質(zhì)銀,負(fù)載在活性炭上,將其引入吸附體系,一方面活性炭可以增大膨潤(rùn)土的比表面積,從而增加吸附劑與污染物的接觸面積,提高吸附效率;另一方面銀粒子可以激活已經(jīng)失活的納米鐵催化劑,提高催化活性、凈化效果,同時(shí)延長(zhǎng)使用壽命;利用聚苯乙烯磺酸鈉對(duì)吸附劑進(jìn)行改性,穩(wěn)定分散吸附劑,促進(jìn)其在水中的遷移。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步描述。
實(shí)施例
一種負(fù)載聚苯乙烯磺酸鈉改性納米鐵的膨潤(rùn)土吸附劑,其特征在于,是由以下重量份的原料制成:
聚苯乙烯磺酸鈉4,鈉基膨潤(rùn)土50,活性炭10,乙二胺3,硝酸銀溶液15,feso4·7h2o20,豆油2,kbh410,naoh30,脫氧水100,去離子水80,脫氧乙醇100,乙醇40;
所述硝酸銀溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-2%;naoh溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1-1%。
所述的一種負(fù)載聚苯乙烯磺酸鈉改性納米鐵的膨潤(rùn)土吸附劑的制備方法,其特征在于,是由以下步驟制成:
a.將活性炭加入到乙醇中,超聲分散均勻后,浸泡1-2h,過濾并烘干;將硝酸銀溶液滴加到烘干的活性炭中,并不斷攪拌,使其潤(rùn)濕均勻,然后將濕潤(rùn)的活性炭干燥后置于300-500℃下煅燒20-80min,得到載銀活性炭;
b.將步驟a所得載銀活性炭、鈉基膨潤(rùn)土加入到去離子水中,持續(xù)攪拌20-25h,使其充分分散后,向其中加入feso4·7h2o,再持續(xù)攪拌20-25h后,在氮?dú)獗Wo(hù)下,加入脫氧乙醇;
c.將kbh4溶于naoh中,攪拌條件下滴加到步驟b所得混合液中,立即出現(xiàn)黑色沉淀;滴加完畢后,持續(xù)攪拌20-40min,過濾并用脫氧水、脫氧乙醇洗滌2-3次,烘干,即得負(fù)載納米鐵、銀、活性炭的膨潤(rùn)土混合物;
d.將聚苯乙烯磺酸鈉、豆油、乙二胺與步驟d所得混合物混合于20-50份脫氧水中,攪拌20-30min,過濾、洗滌烘干即可。
所述的一種負(fù)載聚苯乙烯磺酸鈉改性納米鐵的膨潤(rùn)土吸附劑的制備方法,其特征在于,所用鈉基膨潤(rùn)土使用前需要過200-300目篩。
本發(fā)明的性能測(cè)試數(shù)據(jù)為:反應(yīng)40min后,六價(jià)鉻去除率≥90%。