專利名稱：一種硅基廢料連續(xù)吸附劑的制備方法及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境廢物資源化利用與回收領(lǐng)域，涉及一種硅基廢料連續(xù)吸附劑的制備方法及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
近年來，由于城市化工業(yè)化的迅速發(fā)展，工農(nóng)業(yè)廢棄物和城市生活垃圾劇增，染料、涂料、農(nóng)藥、化肥大量生產(chǎn)，大量的工業(yè)廢水涌入河道，全球環(huán)境日益惡化，尤其是人類賴以生存的水體環(huán)境遭受到了嚴(yán)重的有機(jī)物和重金屬污染，并呈加劇趨勢，給社會經(jīng)濟(jì)和人們的生活帶來了惡劣的影響。目前全球的水資源已經(jīng)嚴(yán)重缺乏。因此，如何有效處理有機(jī)廢水和重金屬廢水成為當(dāng)今水處理亟須解決的一大難題。
目前，處理有機(jī)廢水和重金屬廢水常用的方法是吸附法，常用的吸附劑是礦物質(zhì)類，這方面的研究很多。國內(nèi)專利號03110906. 3改性粉煤灰吸附劑及應(yīng)用其吸附劑處理廢水的方法，公開了粉煤灰添加硫酸在62、0°C進(jìn)行活化處理，用于去除廢水的COD和色度，硫酸浸出后主要留下娃系氧化物和娃酸鹽以及石骨相。而專利號200810046661. 2 一種SiO2顆粒表面分子印跡吸附劑及其制備方法，發(fā)明公開了一種利用目標(biāo)污染物基團(tuán)聚合在功能單體上形成前驅(qū)體，而后制備出具有良好選擇性的硅基吸附劑的方法。2007年國內(nèi)《化學(xué)工程》報(bào)道了 “疏水硅沸石吸附1，3 一丙二醇的研究”，近期對有機(jī)物在硅表面的吸附理論研究也在不斷完善。2011年湘潭大學(xué)任翠環(huán)在碩士論文“小分子在硅表面吸附機(jī)理的理論研究”中對此作了詳細(xì)描述。2008年大連理工大學(xué)李俊寧博士學(xué)位論文“有機(jī)一無機(jī)雜化介孔硅基吸附材料的合成及應(yīng)用研究”，介紹了在硅孔內(nèi)部鑲嵌共聚物。這些材料的優(yōu)點(diǎn)是利用了硅基材料的優(yōu)良特性提高吸附性能，缺點(diǎn)是對于吸附后吸附劑材料的回收及資源化循環(huán)利用缺乏有效的途徑。本專利的主要特色是利用含硅資源豐富的廢料如粉煤灰或天然礦物如蛋白石、硅藻土等先通過鹽酸浸提活化，得到可溶性鹽溶液作它用，預(yù)處理活化后的硅基吸附劑先處理有機(jī)物廢水，對吸附有機(jī)物后的吸附劑進(jìn)行低溫固碳處理，改變表面特性，再用來處理重金屬廢水；吸附飽和后用鹽酸使重金屬解吸附，回用吸附劑的同時富集重金屬離子于水中，回收后的吸附劑再用來吸附有機(jī)物，如此循環(huán)處理，可以完成有機(jī)物一重金屬離子連續(xù)吸附回用以實(shí)現(xiàn)資源化處理的連續(xù)吸附劑的制備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種硅基廢料連續(xù)吸附劑的制備方法及其應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)硅基廢料的資源化處理的同時回收富集了重金屬。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是先按硅基廢料與鹽酸固液比為1:4到1:15的比例將蛋白石、粉煤灰、硅藻土加入到濃度為l-5mol/L的鹽酸溶液中，在溫度為65-95°C攪拌反應(yīng)1_4小時，然后洗滌至洗脫液為中性，過濾，干燥，對得到的活化固體材料用50-120目的篩分，得到吸附劑A。
將吸附劑A按吸附劑與有機(jī)物廢水固液比為1:500-1500的比例加入到廢水中攪拌，當(dāng)達(dá)到吸附飽和后，固液分離，吸附飽和后的吸附劑A在不高于80°C干燥，然后在200-350°C保持熱處理2-4小時，熱處理時氧氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)在O. 1%_21%之間，自然冷卻，得到一種新的固碳材料，即硅基廢料連續(xù)吸附劑B，密封保存。將硅基廢料連續(xù)吸附劑B按吸附劑與重金屬廢水固液比為1:800-1400的比例加入到廢水中攪拌，當(dāng)達(dá)到吸附飽和后，固液分離，硅基廢料連續(xù)吸附劑用O. 1-0. 8mol/L的鹽酸溶液洗脫，以循環(huán)回用吸附劑。本發(fā)明的有益效果是硅基廢料利用有機(jī)廢水中的有機(jī)物作為碳源，先吸附一種有機(jī)物分子，然后在固碳熱處理過程中改變硅基廢料表面性質(zhì)，從而增強(qiáng)硅基廢料吸附劑對重金屬的去除能力，然后以洗脫的方式回用吸附劑，富集重金屬，吸附劑進(jìn)行循環(huán)回用，避免二次污染的同時實(shí)現(xiàn)硅基廢料的資源最大化利用，符合以廢治廢的生命周期理念，而且，本發(fā)明發(fā)現(xiàn)硅基廢料連續(xù)吸附劑B吸附某種特征有機(jī)物后，表現(xiàn)出對重金屬Pb的選擇性富集能力。該制備流程簡單，工藝環(huán)保，成本低等，可以制備對重金屬有選擇性富集作用的連續(xù)吸附劑，對重金屬廢水的處理有積極作用。


圖I本發(fā)明的工藝流程圖。圖2有機(jī)物分子結(jié)晶紫在蛋白石廢料上吸附量隨廢料吸附劑熱處理溫度變化圖。圖3重金屬Pb ( II )、Ni( II ) Xr (VI)在蛋白石連續(xù)吸附劑上吸附量隨pH變化圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例子對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例I :將蛋白石廢料用濃度為1-5 mol/L的鹽酸進(jìn)行活化預(yù)處理1-4小時，篩分，得到的吸附劑A按固液比為1:1250的比例在15°C、20°C、30°C和40°C下與50mg/L的結(jié)晶紫溶液在130rpm的轉(zhuǎn)速下充分混合90min，吸附劑A在30°C獲得最大吸附量58. 67mg/g,并且不同熱處理后的廢料由于表面活性羥基的變化表現(xiàn)出不同的結(jié)晶紫吸附性能，熱處理4h，隨熱處理溫度的增加(300-700°C)，吸附量減少。如圖2所示。實(shí)施例2:250°C固碳熱處理得到的蛋白石連續(xù)吸附劑B按固液比為1:1250的比例加入到Pb( II )、Ni ( II )、Cr( VI)重金屬溶液中，在室溫下以130rpm的攪拌速度充分混合，其中吸附劑B表現(xiàn)出對Pb( II )的選擇吸附作用，在30min內(nèi)達(dá)到吸附平衡。在同一實(shí)驗(yàn)條件下，當(dāng)重金屬濃度為30mg/L時，吸附劑B在室溫下對Pb( II )、Ni ( II )、Cr ( VI)的最大吸附量分別為20. 92mg/g, I. 13mg/g,0. 03mg/g(如圖3所示);吸附重金屬后的吸附劑B用
O.2mol/L的鹽酸溶液洗脫，Pb ( II )的回收率在75%，吸附劑B可以循環(huán)回用。
權(quán)利要求
1.一種硅基廢料連續(xù)吸附劑的制備方法及其應(yīng)用，其特征包括如下步驟 步驟I :硅基廢料在65-95°C下用鹽酸進(jìn)行浸提活化處理，趁熱用去離子水洗至中性，干燥，對得到的活化固體材料用50-120目的篩分，得到吸附劑A ;硅基廢料與鹽酸溶液的固液比為1:4到1:15 ； 步驟2 :吸附劑A在機(jī)械攪拌下與有機(jī)物溶液充分混合，達(dá)到吸附飽和后，固液分離，吸附飽和后的吸附劑A在不高于80°C干燥； 步驟3 :飽和吸附有機(jī)物后的吸附劑A進(jìn)行固碳熱處理，處理溫度為200-350°C，得到一種新的表面固碳材料，即硅基廢料連續(xù)吸附劑B。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述的硅基廢料是蛋白石、粉煤灰、娃藻土。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的制備方法，其特征在于，步驟I中的鹽酸濃度為1-5mol/L,活化時間為1-4小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的制備方法，其特征在于，步驟2吸附劑與有機(jī)物溶液的固液比為 1:500-1500。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的制備方法，其特征在于，步驟3中熱處理氧氣質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為O. 1%_21%，熱處理時間為2-4小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟2吸附劑與有機(jī)物溶液的固液比為 1:500-1500。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟3中熱處理氧氣質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為O.1%_21%，熱處理時間為2-4小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟3中熱處理氧氣質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為O.1%_21%，熱處理時間為2-4小時。
9.權(quán)利要求I、2、6、7或8所述的方法制備的硅基廢料連續(xù)吸附劑的應(yīng)用，其特征在于，硅基廢料連續(xù)吸附劑與重金屬溶液的固液比為1:800-1400，吸附后采用O. 1-0. 8mol/L鹽酸洗脫并回收富集重金屬。
10.權(quán)利要求3所述的方法制備的硅基廢料連續(xù)吸附劑的應(yīng)用，其特征在于，硅基廢料連續(xù)吸附劑與重金屬溶液的固液比為1:800-1400，吸附后采用O. 1-0. 8mol/L鹽酸洗脫并回收富集重金屬。
全文摘要
本發(fā)明屬于資源回收利用技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種硅基廢料連續(xù)吸附劑的制備方法及其應(yīng)用。其特征是利用含硅資源豐富的廢料先用鹽酸以固液比為1:4到1:15的比例在65-95℃進(jìn)行活化預(yù)處理1-4小時，活化后的硅基吸附劑材料用來吸附某種特征有機(jī)物分子，然后在200-350℃進(jìn)行固碳熱處理2-4小時，熱處理氧氣質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在0.1%-21%，從而制得的硅基廢料連續(xù)吸附劑B。從廢水中綁縛重金屬后用鹽酸進(jìn)行解吸，重金屬富集于水中，回收后的吸附劑再用來吸附有機(jī)物，如此循環(huán)利用。本發(fā)明的連續(xù)吸附劑對重金屬Pb的選擇性富集能力，制備方法簡單，工藝環(huán)保，在避免二次污染的同時實(shí)現(xiàn)硅基廢料的最大資源化利用，對廢水的處理有積極作用。
文檔編號B01J20/20GK102908987SQ20121035038
公開日2013年2月6日 申請日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月19日
發(fā)明者馬偉, 宋小燕, 王刃, 徐軍, 程子洪, 呂騰飛 申請人:大連理工大學(xué)