一種基于固體廢棄物改性利用的重金屬廢水吸附劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及固體廢棄物的改性工藝以及低濃度重金屬廢水處理。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的進步，社會經(jīng)濟進入了高速發(fā)展時期。在工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的同時，自然資源的消耗和廢物的產(chǎn)生也同樣急劇增長，根據(jù)目前的技術(shù)條件，在生產(chǎn)中，總免不了會將所利用的一部分天然資源作為廢棄物而丟棄。我國的自然資源并不十分豐富，且資源利用率低，浪費嚴(yán)重，很大一部分資源沒有發(fā)揮效益，形成了廢棄物。固體廢棄物的有效合理利用，一直是世界各國共同關(guān)心的問題，并都在努力尋求新方法、新工藝。世界各國對于固體廢棄物資源化的技術(shù)水平并不高，其處理方法也較為消極，基本都限于單種廢棄物的回收利用。
[0003]近年來，重金屬污染的問題越來越突出，對處理廢水中重金屬的技術(shù)要求也越來越高，過去傳統(tǒng)的能耗高、吸附劑用量大、二次污染嚴(yán)重的處理技術(shù)已經(jīng)被更新型的技術(shù)所取代。吸附法是處理重金屬廢水的一種常見方法，各種各樣的的吸附劑也層出不窮。然而，常見的吸附劑價格高、不易再生等特點阻礙了它的應(yīng)用，更多的研究者在追尋一種低成本高效率的吸附劑，此種吸附劑除了具備一般吸附劑絡(luò)合重金屬的能力外，最重要是成本低，能被廣泛地運用并且能達到滿意的去除率。綜上所述，利用固體廢棄改性再生后處理重金屬廢水是一種經(jīng)濟且高效的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種基于固體廢棄物改性利用的重金屬廢水吸附劑的制備方法，該吸附劑具有吸附能力強、比表面積大、可循環(huán)利用、成本低廉等特點。由于所用原料多采用當(dāng)前較典型的固體廢棄物，對其進行適當(dāng)?shù)母男蕴幚?，可提高其利用價值，達到以廢治廢、節(jié)能環(huán)保的目的。采用本改性方法，可增加硅藻土的比表面積，提高硅藻土和粉煤灰的吸附能力。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0006]一種固體廢棄物改性再生重金屬廢水吸附劑，所述吸附劑包含改性硅藻土、改性粉煤灰、聚合氯化鋁和水玻璃，各主要成分質(zhì)量百分含量分別為改性硅藻土 20?40%、改性粉煤灰20?60%、聚合氯化鋁20?40%、水玻璃5%。
[0007]所述吸附劑的制備工藝，其具體步驟為:將改性硅藻土、改性粉煤灰、聚合氯化鋁和水玻璃共混攪拌，使其分散均勻，轉(zhuǎn)速為150-600r/min，之后將其置于模具中，常溫干燥6-24h，即可得到吸附劑。
[0008]所述模具呈圓柱體，直徑為2-lOcm，長為l-5cm，也可根據(jù)實際使用定制模具；成品帶有蜂窩狀空洞，可增大比表面積。
[0009]所述吸附劑可處理低濃度(lmg/L及以下)重金屬廢水(尤其是Ni2+)，使之達到國家排放標(biāo)準(zhǔn)0.lmg/L ;使用后的吸附劑可用酸溶液處理，進行解吸附，回收重金屬。
[0010]改性硅藻土的制備工藝，其具體步驟為:(a)將廢棄硅藻土用酸洗超聲法改性處理，去除硅藻土孔隙中雜質(zhì)及油污，用去離子水或乙醇洗滌2-3次；(b)用改性液對處理后的廢棄硅藻土進行浸泡改性，改性液為聚合氯化鋁溶液；(c)將改性硅藻土置于100-120°C烘箱中干燥12_24h，之后再將其用馬弗爐煅燒l_4h，煅燒溫度為200-600°C，對其研磨過篩，篩網(wǎng)為80-250目，即得到改性硅藻土。
[0011]所述酸洗超聲法，酸溶液為HCl溶液或H2SO4溶液，濃度為0.5-5mol/L，酸溶液也可以采用工業(yè)廢酸；超聲處理時，超聲頻率為10-99kHz，功率為150-350W，超聲時間0.5_lh ；固液比為 0.05-0.25g/mL。
[0012]所述聚合氯化鋁由工業(yè)鋁渣制備得到。
[0013]所述改性粉煤灰的制備工藝，其具體步驟為:(a)將粉煤灰研磨過篩，篩網(wǎng)為80-100目；(b)用改性液對其進行浸泡改性，改性液為堿性溶液，并超聲震蕩l_4h;(c)用去離子水或乙醇洗滌2-3次，置于100-120°C烘箱中干燥6-12h，即得到改性粉煤灰。
[0014]所述堿性溶液為NaOH溶液、KOH溶液或NaHCO3溶液，濃度為l-5mol/L ;超聲處理時，超聲頻率為10-99kHz，功率為150-350W ;固液比為0.05-0.25g/mL。
[0015]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明制備的吸附劑，成本低廉、吸附能力強、使用方便，適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)；所述吸附劑對離子濃度較低的重金屬廢水處理更為有效。
[0016]具體實施方法
[0017]實施例1
[0018]改性娃藻土的制備:(a)取5g廢棄娃藻土用酸洗超聲法(10mL, lmol/L HCl溶液；超聲頻率為40kHz，功率為350W，超聲時間0.5h)改性處理，去除硅藻土孔隙中雜質(zhì)及油污，用去離子水或乙醇洗滌3次；(b)用改性液聚合氯化鋁溶液對處理后的廢棄硅藻土進行浸泡改性，浸泡Ih ; (c)將改性硅藻土置于110°C烘箱中干燥12h，之后再將其用馬弗爐煅燒2h，煅燒溫度為400°C，對其研磨過篩，篩網(wǎng)為80目，即得到改性硅藻土。
[0019]改性粉煤灰的制備:(a)取50g粉煤灰研磨過篩，篩網(wǎng)為80目；(b)用200mL，3mol/L NaOH溶液對其進行浸泡改性，并超聲震蕩2h (超聲頻率為40kHz，功率為350W) ;(c)用去離子水或乙醇洗滌3次，置于105°C烘箱中干燥6h，即得到改性粉煤灰。
[0020]吸附劑的制備:將改性硅藻土 25%、改性粉煤灰60%、聚合氯化鋁20%和水玻璃5%共混攪拌,使其分散均勻,轉(zhuǎn)速為300r/min,之后將其置于模具(直徑為2cm,長為Icm)中，常溫干燥12h，即可得到吸附劑。
[0021]取2g吸附劑置于250mL錐形瓶中，然后加入50mL，lmg/L的Ni2+金屬離子溶液進行吸附，室溫震蕩吸附0.5h，在靜置4h后取樣，用火焰原子吸收分光光度法測定Ni2+濃度，處理后濃度低于0.lmg/L。
[0022]實施例2
[0023]改性硅藻土的制備:(a)取1g廢棄硅藻土用酸洗超聲法(100mL，3mol/LHCl溶液；超聲頻率為60kHz，功率為200W，超聲時間Ih)改性處理，去除硅藻土孔隙中雜質(zhì)及油污，用去離子水和乙醇分別洗滌3次；(b)用改性液聚合氯化鋁溶液對處理后的廢棄硅藻土進行浸泡改性，浸泡2h ； (c)將改性硅藻土置于105°C烘箱中干燥24h，之后再將其用馬弗爐煅燒4h，煅燒溫度為500°C，對其研磨過篩，篩網(wǎng)為100目，即得到改性硅藻土。
[0024]改性粉煤灰的制備:(a)取25g粉煤灰研磨過篩，篩網(wǎng)為100目；(b)用200mL，lmol/L NaOH溶液對其進行浸泡改性，并超聲震蕩2h (超聲頻率為60kHz，功率為200W) ； (c)用去離子水和乙醇分別洗滌3次，置于105°C烘箱中干燥12h，即得到改性粉煤灰。
[0025]吸附劑的制備:將改性硅藻土 40%、改性粉煤灰30%、聚合氯化鋁25%和水玻璃5%共混攪拌，使其分散均勻，轉(zhuǎn)速為400r/min，之后將其置于模具(直徑為2cm，長為2cm)中，常溫干燥24h，即可得到吸附劑。
[0026]取1g片狀吸附劑固定于內(nèi)徑2cm的長玻璃管中，然后通入50mL，lmg/L的Ni2+金屬離子溶液進行吸附，循環(huán)往復(fù)5-10次，用火焰原子吸收分光光度法測定Ni2+濃度，處理后濃度低于0.lmg/L。
【主權(quán)項】
1.一種基于固體廢棄物改性利用的重金屬廢水吸附劑的制備方法，其特征在于:該吸附劑包含改性硅藻土、改性粉煤灰、聚合氯化鋁和水玻璃，各主要成分質(zhì)量百分含量分別為改性硅藻土 20-40%、改性粉煤灰20-60%、聚合氯化鋁20-40%、水玻璃5%。
2.如權(quán)利要求1所述的吸附劑，其特征在于:吸附劑可處理低濃度(lmg/L及以下)重金屬廢水(尤其是Ni2+)，使之達到國家排放標(biāo)準(zhǔn)0.lmg/L;使用后的吸附劑可用酸溶液處理，進行解吸附，回收重金屬。
3.如權(quán)利要求1所述的改性硅藻土的制備工藝，其具體步驟為:(a)將廢棄硅藻土用酸洗超聲法改性處理，去除硅藻土孔隙中的雜質(zhì)及油污，用去離子水或乙醇洗滌2-3次；(b)用改性液對處理后的廢棄硅藻土進行浸泡改性，改性液為聚合氯化鋁溶液；(c)將改性硅藻土置于100-120°C烘箱中干燥12-24h，之后再將其用馬弗爐煅燒l_4h，煅燒溫度為200-600°C，對其研磨過篩，篩網(wǎng)為80-250目，即得到改性硅藻土。
4.如權(quán)利要求3所述的酸洗超聲法，其特征在于:酸溶液為HCl溶液或H2SO4溶液，濃度為0.5-5mol/L，酸溶液也可以采用工業(yè)廢酸；超聲處理時，超聲頻率為10_99kHz，功率為150-350W，超聲時間 0.5-lh ;固液比為 0.05-0.25g/mL。
5.如權(quán)利要求3所述的聚合氯化鋁，其特征在于:由工業(yè)鋁渣制備聚合氯化鋁。
6.如權(quán)利要求1所述的改性粉煤灰的制備工藝，其具體步驟為:(a)將粉煤灰研磨過篩，篩網(wǎng)為80-100目；(b)用改性液對其進行浸泡改性，改性液為堿性溶液，并超聲震蕩l-4h ； (c)用去離子水或乙醇洗滌2-3次，置于100-120°C烘箱中干燥6-12h，即得到改性粉煤灰。
7.如權(quán)利要求6所述的堿性溶液，其特征在于:堿性溶液為NaOH溶液、KOH溶液或NaHCO3溶液，濃度為l_5mol/L ;超聲處理時，超聲頻率為10_99kHz，功率為150-350W;固液比為 0.05-0.25g/mL。
8.如權(quán)利要求1所述的吸附劑的制備工藝，其具體步驟為:將改性硅藻土、聚合氯化鋁、改性粉煤灰和水玻璃共混攪拌，使其分散均勻，轉(zhuǎn)速為150-600r/min，之后將其置于模具中，常溫干燥6-24h，即可得到吸附劑。
9.如權(quán)利要求8所述的模具，其特征在于:模具呈圓柱體，直徑為2-lOcm，長為l-5cm，也可根據(jù)實際使用定制模具；成品帶有蜂窩狀孔洞，增大比表面積。
【專利摘要】一種基于固體廢棄物改性利用的重金屬廢水吸附劑的制備方法，其特征在于：利用較常見的工業(yè)固體廢棄物改性再生，且用于處理含低濃度(1mg/L及以下)重金屬離子(尤其是Ni2+)的工業(yè)廢水的吸附劑。所述吸附劑包含改性硅藻土、改性粉煤灰、聚合氯化鋁和水玻璃，各主要成分質(zhì)量百分含量分別為改性硅藻土20-40％、聚合氯化鋁20-40％、改性粉煤灰20-60％和水玻璃5％。本發(fā)明為與日俱增的固體廢棄物的處理提供了一種較佳的方法，利用固體廢棄物的改性再生有效去除低濃度廢水中的重金屬離子，不僅成本低廉，而且達到以廢治廢、節(jié)能環(huán)保。
【IPC分類】C02F1-28, B01J20-30, B01J20-16, C02F1-62
【公開號】CN104624151
【申請?zhí)枴緾N201310565788
【發(fā)明人】姚伯龍, 張國標(biāo), 齊家鵬
【申請人】江南大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2013年11月14日