一种用于重金属废水处理的吸附剂及其制备方法和应用

一种用于重金属废水处理的吸附剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及环保材料技术领域，具体是一种用于重金属废水处理的吸附剂及其制 备方法和应用。

背景技术

重金属离子引起的水污染是全球面临的一个严峻的环境问题，铬、镉以及铅是引 起水污染的主要重金属离子，其中，镉和铅的含量通常最高，对人类健康危害最大。根据世 界卫生组织标准，饮用水中镉和铅的最高含量不能高于0.003和0.01mg/g。目前用于去除重 金属离子的方法主要包括膜分离，酸碱中和，沉降等方法，但成本较高，周期性长且反应难 以控制限制了其广泛的商业应用。

吸附法处理重金属废水具有高效、简便和选择性好等优点，特别是对低浓度、污染 性强、其他方法难以有效处理的重金属废水具有独特的应用价值。利用吸附法处理电镀重 金属废水的常用吸附剂有活性炭、腐植酸、海泡石、聚糖树脂等。但目前工业上使用的吸附 剂价格昂贵，广泛应用受到限制，重金属的回收，吸附剂的再生和二次污染也是吸附法处理 重金属废水中的难点。赤玉土是由火山灰堆积而成，是运用最广泛的一种土壤介质。但是单 独的赤玉土吸附重金属效率低，如何对其简单处理使其提高吸附重金属效率，是本专利需 解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于重金属废水处理的吸附剂及其制备方法和应用， 以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于重金属废水处理的吸附剂，由以下按照重量份的原料组成：赤玉土31-39 份、硫代乙醇酸1-5份、丙烯酰胺8-16份、聚乙二醇23-31份。

作为本发明进一步的方案：所述用于重金属废水处理的吸附剂，由以下按照重量 份的原料组成：赤玉土33-37份、硫代乙醇酸2-4份、丙烯酰胺10-14份、聚乙二醇25-29份。

作为本发明进一步的方案：所述用于重金属废水处理的吸附剂，由以下按照重量 份的原料组成：赤玉土35份、硫代乙醇酸3份、丙烯酰胺12份、聚乙二醇27份。

本发明另一目的是提供一种用于重金属废水处理的吸附剂的制备方法，由以下步 骤组成：

1)将聚乙二醇与其质量2.6倍的去离子水混合，制得聚乙二醇溶液；

2)将赤玉土与丙烯酰胺混合研磨、过120目筛，然后加入聚乙二醇溶液，升温至65 ℃并在该温度下超声处理27min，超声功率为1000W，然后滴加硫代乙醇酸，滴加完成后升温 至118℃并在该温度下密封搅拌处理75min，然后再微波处理15min，微波功率为1000W，再在 99-101℃的温度下搅拌至干，然后在430℃的马弗炉中煅烧4.3h即得吸附剂。

本发明另一目的是提供所述吸附剂在污水处理中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中赤玉土与丙烯酰胺混合研磨，再加入聚乙二醇进行超声处理、滴加硫代 乙醇酸进行微波处理等步骤制得的吸附剂，对重金属的吸附效率极高，而且可重复使用100 次以上，对水源重金属污染具有很好的治理作用。本发明反应条件温和，原料少且取材广 泛，过程操作简单，生产成本低，得率高，适于工业化生产。本发明通过大量实验筛选合适的 原料、合适的分量及合适的制备参数，筛选出吸附重金属离子的最佳条件。本发明的吸附剂 经济、环保，对高浓度废水中的重金属离子的去除率可达98％以上，使用后酸处理即可回收 重金属，再450℃高温煅烧即可再生，可重复利用次数高，可以广泛应用于重金属废水的处 理，可克服现有技术中成本高，吸附去除效率低，吸附剂不能再生等诸多不足，具有重要的 社会效应。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述， 显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的 实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都 属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明实施例中，一种用于重金属废水处理的吸附剂，由以下按照重量份的原料 组成：赤玉土31份、硫代乙醇酸1份、丙烯酰胺8份、聚乙二醇23份。

将聚乙二醇与其质量2.6倍的去离子水混合，制得聚乙二醇溶液。将赤玉土与丙烯 酰胺混合研磨、过120目筛，然后加入聚乙二醇溶液，升温至65℃并在该温度下超声处理 27min，超声功率为1000W，然后滴加硫代乙醇酸，滴加完成后升温至118℃并在该温度下密 封搅拌处理75min，然后再微波处理15min，微波功率为1000W，再在99℃的温度下搅拌至干， 然后在430℃的马弗炉中煅烧4.3h即得吸附剂。

经反复实验得到：该吸附剂的吸附容量为60-70mg/g；该吸附剂重复使用100次以 上仍保持90-100％的吸附容量。

实施例2

本发明实施例中，一种用于重金属废水处理的吸附剂，由以下按照重量份的原料 组成：赤玉土39份、硫代乙醇酸5份、丙烯酰胺16份、聚乙二醇31份。

将聚乙二醇与其质量2.6倍的去离子水混合，制得聚乙二醇溶液。将赤玉土与丙烯 酰胺混合研磨、过120目筛，然后加入聚乙二醇溶液，升温至65℃并在该温度下超声处理 27min，超声功率为1000W，然后滴加硫代乙醇酸，滴加完成后升温至118℃并在该温度下密 封搅拌处理75min，然后再微波处理15min，微波功率为1000W，再在101℃的温度下搅拌至 干，然后在430℃的马弗炉中煅烧4.3h即得吸附剂。

经反复实验得到：该吸附剂的吸附容量为60-70mg/g；该吸附剂重复使用100次以 上仍保持90-100％的吸附容量。

实施例3

本发明实施例中，一种用于重金属废水处理的吸附剂，由以下按照重量份的原料 组成：赤玉土33份、硫代乙醇酸2份、丙烯酰胺10份、聚乙二醇25份。

将聚乙二醇与其质量2.6倍的去离子水混合，制得聚乙二醇溶液。将赤玉土与丙烯 酰胺混合研磨、过120目筛，然后加入聚乙二醇溶液，升温至65℃并在该温度下超声处理 27min，超声功率为1000W，然后滴加硫代乙醇酸，滴加完成后升温至118℃并在该温度下密 封搅拌处理75min，然后再微波处理15min，微波功率为1000W，再在100℃的温度下搅拌至 干，然后在430℃的马弗炉中煅烧4.3h即得吸附剂。

经反复实验得到：该吸附剂的吸附容量为65-75mg/g；该吸附剂重复使用100次以 上仍保持95-100％的吸附容量。

实施例4

本发明实施例中，一种用于重金属废水处理的吸附剂，由以下按照重量份的原料 组成：赤玉土37份、硫代乙醇酸4份、丙烯酰胺14份、聚乙二醇29份。

将聚乙二醇与其质量2.6倍的去离子水混合，制得聚乙二醇溶液。将赤玉土与丙烯 酰胺混合研磨、过120目筛，然后加入聚乙二醇溶液，升温至65℃并在该温度下超声处理 27min，超声功率为1000W，然后滴加硫代乙醇酸，滴加完成后升温至118℃并在该温度下密 封搅拌处理75min，然后再微波处理15min，微波功率为1000W，再在100℃的温度下搅拌至 干，然后在430℃的马弗炉中煅烧4.3h即得吸附剂。

经反复实验得到：该吸附剂的吸附容量为65-75mg/g；该吸附剂重复使用100次以 上仍保持95-100％的吸附容量。

实施例5

本发明实施例中，一种用于重金属废水处理的吸附剂，由以下按照重量份的原料 组成：赤玉土35份、硫代乙醇酸3份、丙烯酰胺12份、聚乙二醇27份。

将聚乙二醇与其质量2.6倍的去离子水混合，制得聚乙二醇溶液。将赤玉土与丙烯 酰胺混合研磨、过120目筛，然后加入聚乙二醇溶液，升温至65℃并在该温度下超声处理 27min，超声功率为1000W，然后滴加硫代乙醇酸，滴加完成后升温至118℃并在该温度下密 封搅拌处理75min，然后再微波处理15min，微波功率为1000W，再在100℃的温度下搅拌至 干，然后在430℃的马弗炉中煅烧4.3h即得吸附剂。

经反复实验得到：该吸附剂的吸附容量为70-80mg/g；该吸附剂重复使用100次以 上仍保持95-100％的吸附容量。

对比例1

除不含有丙烯酰胺外，其原料含量及制备过程与实施例5一致。

经测试，该吸附剂的吸附容量为10-30mg/g，该吸附剂重复使用5次后吸附效率会 下降到低于原吸附容量的50％。

对比例2

除不含有硫代乙醇酸外，其原料含量及制备过程与实施例5一致。

经测试，该吸附剂的吸附容量为10-30mg/g，该吸附剂重复使用5次后吸附效率会 下降到低于原吸附容量的50％。

对比例3

除不含有丙烯酰胺以及硫代乙醇酸外，其原料含量及制备过程与实施例5一致。

经测试，该吸附剂的吸附容量为5-20mg/g，该吸附剂重复使用5次后吸附效率会下 降到低于原吸附容量的50％。

实施例1-5及对比例1-3制得的吸附剂再生5次后的结果如表1所示。

表1

因此，由表1可得出，经过其它原料处理后的赤玉土的吸附容量大、重复使用次数 多。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在 不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论 从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权 利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有 变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包 含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当 将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员 可以理解的其他实施方式。