本發(fā)明涉及一種微波超聲波聯(lián)合制備復(fù)合吸附劑的方法和應(yīng)用，屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

活性炭因其巨大的比表面積、發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和極強(qiáng)的吸附能力，已廣泛應(yīng)用于化工、制藥、環(huán)保等多個(gè)領(lǐng)域。隨著人類社會(huì)的發(fā)展，活性炭的耗用量越來越大，所產(chǎn)生的廢棄活性炭越來越多，而使用后如果不進(jìn)行有效地處理，極易對(duì)周邊環(huán)境造成嚴(yán)重污染。在如何利用廢棄活性炭，目前主要是再生廢棄活性炭恢復(fù)其吸附性能，這種做法雖然在一定程度上使廢棄活性炭得到了循環(huán)利用，但是相對(duì)而言其附加價(jià)值比較低。因此找到其他合適的方法來提高廢棄活性炭的資源綜合利用效率具有重要意義。

染料廢水是印染工廠在經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)時(shí)所產(chǎn)生以及排放的的廢水。據(jù)目前有關(guān)的報(bào)道及公開數(shù)據(jù)，每處理加工一噸紡織產(chǎn)品耗水100?200噸，其中用水的的80％至90％將成為廢水。有毒有害的染料廢水的最主要特點(diǎn)是水量大，破壞性強(qiáng)，堿性大等，屬于工業(yè)廢水中的難處理類型，成為當(dāng)前相關(guān)地區(qū)廢水污染的主要原因之一。廢水中的染料能吸收光線,降低水體透明度,影響水生生物和微生物生長(zhǎng),不利于水體自凈,同時(shí)易造成視覺上的污染。嚴(yán)重污染的水體會(huì)影響到人類的健康。因此,對(duì)染料的排出必須嚴(yán)格控制,尤其是對(duì)那些毒害嚴(yán)重的染料,如酞青銅鹽類染料和一些偶氮類染料。

氟是人體必需的微量元素之一，對(duì)人體的牙齒和骨骼形成，鈣、磷代謝以及體內(nèi)酶系統(tǒng)具有重要的生理作用。但當(dāng)氟攝入過量時(shí)會(huì)引起慢性中毒，導(dǎo)致氟斑牙，嚴(yán)重者甚至?xí)?dǎo)致骨骼變形、疼痛、關(guān)節(jié)僵硬、筋鍵鈣化、行走困難，以至于癱瘓。為了防止和減少氟病發(fā)生率，控制飲用水中的氟含量是十分必要的。世界衛(wèi)生組織(who)建議的飲用水標(biāo)準(zhǔn)中，氟化物的濃度為不超過1.5mg/l。我國在《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(gb5949-2006)中明確規(guī)定：飲用水中氟化物含量標(biāo)準(zhǔn)為不高于1.0mg/l。

因此，尋找吸附效率高、吸附容量大、成本低廉的新型吸附劑用于廢水中的染料和氟已成為國內(nèi)外重要研究課題同時(shí)具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

申請(qǐng)人在專利號(hào)為cn102430394a的專利里，公開了“一種水熱改性棉鈴內(nèi)殼吸附除氟材料的制備方法”，改發(fā)明是以薄片狀的棉鈴內(nèi)殼為原材料，采用高壓水熱反應(yīng)釜進(jìn)行水熱改性的方法，得到紅褐色薄片狀固體的棉鈴內(nèi)殼吸附除氟材料。上述發(fā)明與本發(fā)明相比，二是該發(fā)明僅對(duì)氟吸附，且最大吸附量?jī)H為9.55mg/g。二是本發(fā)明不僅對(duì)氟的有較好的吸附效果，最大吸附量為116.32mg/g，而且對(duì)染料亞甲基藍(lán)也有較好的吸附效果。

申請(qǐng)人在專利號(hào)為201410114987.x的專利里，公開了一種酸性染料廢水處理劑”，該處理劑包括的原料是：聚合氯化鋁、硫酸亞鐵、活性硅酸、雙氧水、活性炭、二氧化氯。在室溫下均勻攪拌全部溶解各組分即可，使用溫度4℃-60℃，適于處理酸性污水。本發(fā)明將按一定重量份配比的硫酸亞鐵和雙氧水組成的芬頓試劑，與無機(jī)絮凝劑聚合氯化鋁結(jié)合起來形成污水處理劑主劑，以活性硅酸為助劑，三者協(xié)同作用，快速沉降懸浮物；活性炭與二氧化氯結(jié)合，快速消毒、脫色，凈化污水。上述發(fā)明與本發(fā)明相比：一是上述方法在制備過程中加入多種輔助試劑，不僅使實(shí)驗(yàn)操作變得復(fù)雜了而且使得整個(gè)工藝成本增加了；二是采用的是廢棄活性炭改性，變廢為寶，極大地提高了廢棄物的綜合利用率及其附加價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題及不足，本發(fā)明提供一種微波超聲波聯(lián)合制備復(fù)合吸附劑的方法和應(yīng)用。本發(fā)明以廢棄活性炭為原料，在微波場(chǎng)中采用超聲波將不同摩爾比的硝酸鐵和硝酸鑭混合溶液以水霧的形式對(duì)廢棄活性炭負(fù)載鐵和鑭從而得到fe-la復(fù)合吸附劑。該方法做到了變廢為寶，實(shí)現(xiàn)了廢棄物的循環(huán)利用，有利于緩解資源與環(huán)境的壓力，具有優(yōu)越的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。

一種微波超聲波聯(lián)合制備復(fù)合吸附劑的方法，其具體步驟如下：

（1）首先將廢活性炭加入水中置于超聲波環(huán)境中處理，處理完成后干燥得到預(yù)處理廢活性炭；

（2）將硝酸鐵和硝酸鑭按照摩爾比為1～5：1依次加入到水溶液中形成濃度為0.5mol/l的混合溶液，混合溶液置于超聲波噴霧發(fā)生器中，將經(jīng)步驟（1）得到預(yù)處理廢活性炭置于微波爐內(nèi)，在噴霧流量為1～5ml/min、溫度為600～900℃條件下焙燒10～30min制備得到fe-la復(fù)合吸附劑。

所述步驟（1）中超聲功率為50～150w。

一種fe-la復(fù)合吸附劑用于吸附水中的氟。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本方法生產(chǎn)工藝非常簡(jiǎn)單，操作相當(dāng)簡(jiǎn)單，能耗較低，成本低廉，而且無污染；

（2）本方法采取超聲波微波聯(lián)合制備復(fù)合吸附劑的方式，不僅利用了超聲波的空化作用和超混合作用將硝酸鐵和硝酸鑭混合溶液以超聲波噴霧的形式輸送到廢活性炭的表面，使得硝酸鐵和硝酸鑭更好負(fù)載在再生活性炭上；外還利用了微波從里到外加熱及不同物質(zhì)吸波效果不同的特點(diǎn)，快速蒸發(fā)活性炭上硝酸鐵和硝酸鑭的水，讓硝酸鐵和硝酸鑭迅速縮聚結(jié)晶，快速分解在活性炭表面形成負(fù)載物；

（3）本方法制備的高效復(fù)合吸附劑具有高達(dá)1158m²/g的比表面積，不僅對(duì)亞甲基藍(lán)有非常好的吸附效果，可達(dá)293.71mg/g，而且還對(duì)氟離子有良好的吸附效果，可達(dá)93mg/g。

（4）本方法不僅將廢棄活性炭變廢為寶，實(shí)現(xiàn)了該廢棄物的資源綜合利用，減少了廢棄物的排放，減少了環(huán)境污染，極大地提高了廢棄物的綜合利用率及其附加價(jià)值。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1制備得到fe-la復(fù)合吸附劑掃描電鏡圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1制備得到fe-la復(fù)合吸附劑能譜圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1

該微波超聲波聯(lián)合制備復(fù)合吸附劑的方法，其具體步驟如下：

（1）首先將廢活性炭加入水中置于超聲波環(huán)境中處理30min，處理完成后干燥得到預(yù)處理廢活性炭；其中超聲功率為150w；

（2）將硝酸鐵和硝酸鑭按照摩爾比為4：1依次加入到水溶液中形成濃度為0.5mol/l的混合溶液，混合溶液置于超聲波噴霧發(fā)生器中，將經(jīng)步驟（1）得到預(yù)處理廢活性炭置于微波爐內(nèi)，在噴霧流量為3.5ml/min、溫度為850℃條件下焙燒20min制備得到fe-la復(fù)合吸附劑。制備得到fe-la復(fù)合吸附劑掃描電鏡圖如圖1所示，fe-la復(fù)合吸附劑能譜圖如圖2所示。

經(jīng)上述步驟制備的fe-la吸附劑的亞甲基藍(lán)值為293.71mg/g，氟離子的吸附效果可達(dá)93mg/g。

實(shí)施例2

該微波超聲波聯(lián)合制備復(fù)合吸附劑的方法，其具體步驟如下：

（1）首先將廢活性炭加入水中置于超聲波環(huán)境中處理30min，處理完成后干燥得到預(yù)處理廢活性炭；其中超聲功率為50w；

（2）將硝酸鐵和硝酸鑭按照摩爾比為1：1依次加入到水溶液中形成濃度為0.5mol/l的混合溶液，混合溶液置于超聲波噴霧發(fā)生器中，將經(jīng)步驟（1）得到預(yù)處理廢活性炭置于微波爐內(nèi)，在噴霧流量為1ml/min、溫度為600℃條件下焙燒30min制備得到fe-la復(fù)合吸附劑；

經(jīng)上述步驟制備的fe-la吸附劑的亞甲基藍(lán)值為228.46mg/g，氟離子的吸附效果可達(dá)61mg/g。

實(shí)施例3

該微波超聲波聯(lián)合制備復(fù)合吸附劑的方法，其具體步驟如下：

（1）首先將廢活性炭加入水中置于超聲波環(huán)境中處理30min，處理完成后干燥得到預(yù)處理廢活性炭；其中超聲功率為100w；

（2）將硝酸鐵和硝酸鑭按照摩爾比為5：1依次加入到水溶液中形成濃度為0.5mol/l的混合溶液，混合溶液置于超聲波噴霧發(fā)生器中，將經(jīng)步驟（1）得到預(yù)處理廢活性炭置于微波爐內(nèi)，在噴霧流量為5ml/min、溫度為900℃條件下焙燒10min制備得到fe-la復(fù)合吸附劑。

經(jīng)上述步驟制備的fe-la吸附劑的亞甲基藍(lán)值為259.07mg/g，氟離子的吸附效果可達(dá)88mg/g。

以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(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)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)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。