申請日2015.09.30

　　公開(公告)日2018.01.12

　　IPC分類號B01J20/24; B01J20/30; C02F1/28; C02F1/62; C02F101/20; C02F103/16

　　摘要

　　本發(fā)明屬于水處理材料領域，涉及一種吸附電鍍廢水中錫離子的高粱秸稈高嶺土復合材料制備方法。本發(fā)明提出的制備方法是將改性高嶺土復合到氨化高粱秸稈的孔道中，具體工藝包括高粱秸稈洗凈、氨化、高嶺土改性以及復合材料制備等。與高粱秸稈相比，復合材料大幅度的提高了錫離子飽和吸附量，又能避免水處理過程中高粱秸稈有機碳的溢出污染。本發(fā)明制備的復合材料將錫離子的吸附量提升至165.3mg/g，可用于電鍍廠含錫廢水處理，市場前景廣闊。

　　權利要求書

　　1.一種吸附電鍍廢水中錫離子的高粱秸稈高嶺土復合材料制備方法，其特征在于：

　　1)清潔高粱秸稈：將高粱秸稈漂洗、烘干;

　　2)高粱秸稈氨化：將清潔后的高粱秸稈置于氨化溶液中，于60℃放置90分鐘，漂洗、烘干;其中氨化溶液的配方是溶劑為去離子水，溶液中各種溶質濃度分別為：醋酸銨濃度3~6g/L，氨水濃度3~6g/L，1,3-丙二胺濃度3~6g/L，乙二醇濃度1~3g/L;

　　3)高嶺土改性：將高嶺土置于丙烯酸/過氧乙酸混合水溶液中，攪拌1小時，過濾，于100℃干燥3~12小時，冷卻，用去離子水洗滌，干燥，得改性的高嶺土;其中高嶺土與丙烯酸/過氧乙酸混合溶液的料/液比為1/5~1/20 g/ mL;其中丙烯酸/過氧乙酸混合水溶液中丙烯酸的質量濃度為20~30%，過氧乙酸的質量濃度為0.1~0.3%;

　　4)復合材料制備：將聚氰基丙烯酸乙酯溶于丁酮中，依次加入氨化高粱秸稈及改性高嶺土，攪拌1~4小時，混合物置于干燥箱中，于40~60℃干燥12小時，得高粱秸稈高嶺土復合材料;其中各種物料的重量比為：氨化高粱秸稈/改性高嶺土/聚氰基丙烯酸乙酯/丁酮=2/1/2/5。

　　說明書

　　吸附電鍍廢水中錫離子的高粱秸稈高嶺土復合材料制備方法

　　技術領域

　　本發(fā)明屬于水處理材料技術領域，具體涉及一種吸附電鍍廢水中錫離子的高粱秸稈高嶺土復合材料制備方法。

　　背景技術

　　電鍍對環(huán)境與人危害最大的重金屬是鉛、鎘、鉻和類金屬砷及其化合物，這是國家環(huán)保部在環(huán)發(fā)[(2009)112號]文中明確規(guī)定的重點排查對象。但對電鍍從業(yè)人員和各省市環(huán)保廳局的官員來講，還必須關注電鍍所用錫化物、鎳和鎳的化合物、銅和銅化合物、鋅和鋅的化合物對環(huán)境與人的危害。因為早在30年前出版的《微量元素與健康》一書中就講到：“目前, 盡管對全球己構成威脅的有害元素只有鉛、汞、鎘、砷等有限的幾種，但在局部地區(qū)或某一工業(yè)部門中，新的污染物卻總是不斷的產(chǎn)生，并向世界各地逐步蔓延。其中有些元素的污染波及面很廣，但其危害并不大(如鐵、錫等);而另一些元素雖然只在局部地區(qū)內發(fā)生作用, 但往往會造成極為嚴重的后果,是環(huán)境中潛伏的最危險因素。這些新的威脅正在日益增長，若不及早注意，它們總有一天會變成全球性的嚴重問題�！绷硗�，盡管銅和錫是人體必需的微量元素，但當環(huán)境中銅與錫的化合物數(shù)量增多后，銅與錫通過“食物鏈”進入人體的數(shù)量也會大大增加而產(chǎn)生危害。

　　高嶺土是自然界常見的、非常重要的一種粘土礦物，是在缺少堿金屬和堿土金屬的酸性介質中，由火成巖和變質巖中的長石或其他硅酸鹽礦物經(jīng)風化作用形成。自然界中高嶺土所包含的礦物主要分為粘土礦物和非粘土礦物。其中粘土礦物主要包含高嶺石族礦物和少量的蒙脫石、云母和綠泥石;非粘土礦物主要包含長石、石英和招的水化物，還有一些鐵礦物如赤鐵礦、菱鐵礦、褐鐵礦等、鈦礦物如金紅石等和有機質如植物纖維等。決定高嶺土性能的主要是粘土礦物。改性高嶺土加工技術對源水的殺菌效果表明，對于細菌菌落數(shù)為230個/mL、大腸菌群為3500個/L的源水，在pH值為6.5和確定投加量時，不同Al/Si摩爾比(3.5～10) 的改性高嶺土的殺菌效果顯著，細菌菌落數(shù)為23～28個/mL，大腸菌群少于3個/L。這是因為改性高嶺土中的高鐵酸鹽具有強的氧化性，對源水中的細菌特別是對大腸菌群具有優(yōu)良的殺死效能。在弱酸性條件下，高鐵酸鹽分解速率快，氧化性強，同時生成的Fe3+和Fe(OH)3 以及羥基鋁配離子和硅酸的混凝絮凝吸附作用增強了去除細菌的效能。凈化水的濁度低于 2.5NTU，細菌菌落數(shù)為23個/mL，總大腸菌群小于3個/L，均達到國家飲用水標準。

　　本發(fā)明的創(chuàng)造性在于：(1)高粱秸稈高嶺土復合材料是一種新型水處理材料，作為環(huán)保材料功能開發(fā)潛力巨大;(2)用聚氰基丙烯酸乙酯將改性高嶺土固定至氨化高粱秸稈中，制備高粱秸稈高嶺土復合材料的制備工藝未見文獻報道;(3)無論與高嶺土相比，還是高粱秸稈重金屬吸附材料相比，復合材料的物理形態(tài)、物質結構、重金屬吸附量、再生循環(huán)利用等性能均具備突出的實質性特點和顯著的進步。

　　發(fā)明內容

　　本發(fā)明屬于水處理材料領域，涉及一種吸附電鍍廢水中錫離子的高粱秸稈高嶺土復合材料制備方法。本發(fā)明提出的制備方法是將改性高嶺土復合到氨化高粱秸稈的孔道中，具體工藝包括高粱秸稈洗凈、氨化、高嶺土改性以及復合材料制備等。本發(fā)明制備的高粱秸稈高嶺土復合材料具有以下優(yōu)點：(1)用聚氰基丙烯酸乙酯將高嶺土固定至高粱秸稈中，既能發(fā)揮高粱秸稈密度輕、比表面積大的特性，又能利用了高嶺土對重金屬錫離子吸附能力強的優(yōu)點;(2)與高嶺土粉體相比，復合材料避免了高嶺土粉體團聚結塊、錫離子吸附力降低的問題，又能避免吸附錫離子的高嶺土難以回收，引發(fā)二次污染的問題;(3)與高粱秸稈相比，復合材料大幅度的提高了錫離子飽和吸附量，又能避免水處理過程中高粱秸稈有機碳的溢出污染。復合材料將錫離子的吸附量提升至165.3mg/g，即每克復合材料可吸附165.3mg錫離子。本發(fā)明制備的錫離子吸附材料可用于電鍍廠含錫廢水處理，市場前景廣闊。

　　本發(fā)明提出的高粱秸稈高嶺土復合材料的制備方法，其特征在于：

　　1)清潔高粱秸稈：將高粱秸稈漂洗、烘干;

　　2)高粱秸稈氨化：將清潔后的高粱秸稈置于氨化溶液中，于60℃放置90分鐘，漂洗、烘干;其中氨化溶液的配方是溶劑為去離子水，溶液中各種溶質濃度分別為：醋酸銨濃度3～6g/L，氨水濃度3～6g/L，1,3-丙二胺濃度3～6g/L，乙二醇濃度1～3g/L;

　　3)高嶺土改性：將高嶺土置于丙烯酸/過氧乙酸混合水溶液中，攪拌1小時，過濾，于100℃干燥3～12小時，冷卻，用去離子水洗滌，干燥，得改性的高嶺土;其中高嶺土與丙烯酸/過氧乙酸混合溶液的料/液比為1/5～1/20g/mL;其中丙烯酸/過氧乙酸混合水溶液中丙烯酸的質量濃度為20～30%，過氧乙酸的質量濃度為0.1～0.3%;

　　4)復合材料制備：將聚氰基丙烯酸乙酯溶于丁酮中，依次加入氨化高粱秸稈及改性高嶺土，攪拌1～4小時，置于干燥箱中，于40～60℃干燥12小時，得高粱秸稈高嶺土復合材料;其中各種物料的重量比為：氨化高粱秸稈/改性高嶺土/聚氰基丙烯酸乙酯/丁酮=2/1/2/5。

　　將高粱秸稈高嶺土復合材料置于含錫電鍍廢水中，調節(jié)溶液pH值為5～6，于25℃吸附 4小時，廢水中錫離子的濃度為50～500mg/L，吸附完畢，過濾，檢測水處理材料中吸附的錫離子量。

　　將上述吸附錫離子的復合材料置于濃度為0.2M的磷酸鈉水溶液中1小時，過濾，洗凈，烘干，完成解吸附工藝，得再生的高粱秸稈高嶺土復合材料;再將上述再生復合材料置于含錫電鍍廢水中，進行錫離子吸附。如此多個循環(huán)，直至復合材料的錫離子吸附量小于初次吸附量的80%。