一種水處理強吸附劑的製備方法
2023-12-02 20:29:36 2
一種水處理強吸附劑的製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種水處理強吸附劑的製備方法，包括製備摻雜鈰的二氧化矽、製備含Ti原子的矽酸鹽吸附劑、低溫烘乾、高溫焙燒四個步驟，製備得到新型強吸附劑。與現有技術相比，本發明製備過程較為簡單、條件易控制，材料較廉價；製備得到的產品表面呈蜂窩狀結構，在處理染料廢水時，表現出很強的吸附性能，去除率達到97.46％。本發明具有製備過程簡單、生產成本低、吸附速率快、效果好、再生容易等特點，有較好的應用前景。
【專利說明】一種水處理強吸附劑的製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及吸附劑製備【技術領域】，尤其是涉及一種水處理強吸附劑的製備方法。
【背景技術】
[0002] 粉煤灰，是一種顆粒細小且能夠在空氣中流動的粉狀物質。粉煤灰的化學成分與 煤的成分有關，主要成分為二氧化矽（SiO 2)、氧化鋁（Al2O3)、三氧化二鐵（Fe2O 3)、氧化鈣 (CaO)和未燃盡的碳，還有少量的鎂、鈦、鉀、鈉、磷、硫等的氧化物以及稀有金屬氧化物和有 毒物質。粉煤灰是火力發電廠燃煤粉鍋爐排出的一種工業廢渣，是目前世界上排放量最大 的工業廢物之一。粉煤灰的綜合利用長期受到各國的高度重視，。排放的粉煤灰大量堆積， 既佔用大量耕地，又對環境造成汙染。
[0003] 自從1959年發明合成沸石以來，吸附劑的革新和吸附工藝的發展使得吸附成為 化學工業、石化工業和製藥工業中的一種重要分離手段。在所有未來的能源和環境技術中， 吸附將扮演一個關鍵的或不可缺少的角色。通過一定的方法製備出強吸附易再生的吸附劑 在環境保護領域以及現實生產生活中具有重要的應用價值和廣闊的應用前景。
[0004] 吸附法目前面臨的一些挑戰主要有：吸附劑分散性差、吸附容量較小、回收困難， 甚至造成二次汙染；對吸附脫除水中汙染物的吸附機理尚缺系統研究；關於吸附法脫除水 中重金屬汙染的研究比較多，而針對於水中有機汙染物的處理則開展較少。因此，圍繞著吸 附速率快、吸附效果好、且回收容易的吸附劑的研究和開發是目前吸附研究領域的重要方 向。
[0005] 中國專利CN104128352A公開了一種酸化後的粉煤灰，配料由粉煤灰、凹凸棒石粘 土、氧化鎂、硫酸、速溶矽酸鈉、聚乙烯醇、羥丙基甲基纖維素和碳酸鈉組成。將酸化後的粉 煤灰配料輸入磨機中磨粉，磨粉後的粉狀物為酸化後的粉煤灰。
[0006] 專利CN104128352A所公開的這種產品目的性比較模糊，仔細閱讀後理解為對粉 煤灰的一種處理方法，但它始終沒有說明目的性，雖然最後提到這種產品"適用於生產環 保材料、園林材料、建築材料、發泡劑和消防產品"，但並未給出應用實例；同時也未有證明 酸化處理後，粉煤灰材料在哪些方面得到優化。而本申請專利公開的是一種水處理吸附劑 的製備方法，目的很明確。專利CN104128352A與本申請專利在材料和製備方法上均不同， 前者在粉煤灰中加入凹凸棒石粘土、氧化鎂、硫酸、速溶矽酸鈉、聚乙烯醇、羥丙基甲基纖維 素和碳酸鈉等成分，方法是先將粉煤灰混合物攪拌、加入稀硫酸酸化處理、製成粉煤灰片狀 物，再進行焙燒。而本申請專利是對粉煤灰分別摻雜鈰和鈦材料，方法是酸法水合和水熱 法，保持粉狀原態。專利CN104128352A中沒有應用實例，本申請專利中有利用製備的水處 理吸附劑處理染料廢水的應用實例，且處理效果明顯。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的就是為了提供一種解決現有吸附劑存在的分散性差、吸附容量較 小、成本高、回收困難，甚至造成二次汙染問題的強吸附劑的製備方法。
[0008] 本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：
[0009] -種水處理強吸附劑的製備方法，採用以下步驟：
[0010] (1)製備摻雜鈰的二氧化矽：按重量比為1 : 1稱取粉煤灰和氫氧化鈉，混合均勻 後置於馬弗爐中，550°c下恆溫灼燒lh，冷卻到室溫後，加入含有硝酸鈰的稀鹽酸，然後置於 60°C恆溫水浴反應完全後濾去酸不溶物，取上清液陳化24h，得到摻雜鈰的矽酸鈉，水洗後， 置於75°C的乾燥箱中乾燥；
[0011] ⑵製備含Ti原子的矽酸鹽吸附劑：將肉豆蘧酸溶解於無水乙醇中並緩慢滴入鈦 酸四丁酯，然後加入摻雜鈰的二氧化矽，攪拌30min，轉入高壓反應釜於200°C烘箱中靜置 24h，自然冷卻至室溫；
[0012] (3)低溫烘乾：將含Ti原子的矽酸鹽吸附劑用無水乙醇反覆洗滌6次，離心分離 產物在50-90°C下乾燥；
[0013] (4)高溫焙燒：乾燥產物在350-550°C焙燒Ih去除有機物，即製備得到強吸附劑。
[0014] 步驟（1)中稀鹽酸中硝酸鈰的濃度為10-20mg/ml，優選可以採用15mg/ml，鹽酸的 濃度可以是6mol/L。
[0015] 步驟⑵中肉豆蘧酸在無水乙醇中的濃度為0. lg/ml，滴加的鈦酸四丁酯與無水 乙醇的體積比為1-3 : 20,優選可以採用1.5 : 20。肉豆蘧酸與摻雜鈰的二氧化矽的重量 比為2 : 1。
[0016] 步驟⑶中乾燥溫度為78°C。
[0017] 步驟（4)中焙燒的溫度為400°C。
[0018] 上述所得的吸附劑其對濃度為50mg/L的亞甲基藍染料廢水去除率達到97. 46%， 脫附後對濃度為50mg/L的亞甲基藍染料廢水去除率達到96. 19%。
[0019] 現有技術中，利用粉煤灰製備出的吸附劑分散性差、吸附容量較小、回收困難，甚 至造成二次汙染，通過酸法水合和水熱法製備出的吸附劑的吸附速率快、吸附效果好、且易 回收。這是因為酸法水合所得摻雜鈰的二氧化矽很穩定且具有中孔特性，更重要的是其表 面富含羥基很容易與鈦酸四丁酯進行化學接枝改性，通過中孔矽酸鹽結構的接枝，引入Ti、 Ce元素，其表面化學性質可以被改變或功能化，使吸附性能增強。通過試驗，在200°C對飽 和吸附劑進行再生處理後，吸附性能仍然很強，說明低溫條件下進行熱處理過程脫附，仍會 發生脫羥基恢復其吸附性能。因此說明此種吸附劑易回收重複利用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020] 圖1為實施例1製備得到產品對亞甲基藍的降解效率圖。
[0021] 圖2為實施例2製備得到產品對亞甲基藍的降解效率圖。
[0022] 圖3為本發明在放大100倍率下的表面形貌圖。
[0023] 圖4為本發明在放大500倍率下的表面形貌圖。
[0024] 圖5為本發明在放大3000倍率下的表面形貌圖。
【具體實施方式】
[0025] 下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。
[0026] 本發明的一種水處理強吸附劑表面形貌特徵的測定採用了掃描電子顯微鏡 (SU-1500,日本Hitachi公司）。色度採用紫外可見分光光度計（UV-2802PC/PCS)測定。
[0027] MB的降解效率（η%)
[0028] 分析在波長為664nm(亞甲基藍的λ _)的條件下測定水樣的吸光度，用吸光度
【權利要求】
1. 一種水處理強吸附劑的製備方法，其特徵在於，該方法採用以下步驟： (1) 製備摻雜鈰的二氧化矽：按重量比為1 : 1稱取粉煤灰和氫氧化鈉，混合均勻後 置於馬弗爐中，550°C下恆溫灼燒lh，冷卻到室溫後，加入含有硝酸鈰的稀鹽酸，然後置於 60°C恆溫水浴反應完全後濾去酸不溶物，取上清液陳化24h，得到摻雜鈰的矽酸鈉，水洗後， 置於75°C的乾燥箱中乾燥； (2) 製備含Ti原子的矽酸鹽吸附劑：將肉豆蘧酸溶解於無水乙醇中並緩慢滴入鈦酸四 丁酯，然後加入摻雜鈰的二氧化矽，攪拌30min，轉入高壓反應釜於200°C烘箱中靜置24h， 自然冷卻至室溫； (3) 低溫烘乾：將含Ti原子的矽酸鹽吸附劑用無水乙醇反覆洗滌6次，離心分離產物 在50-90°C下乾燥； (4) 高溫焙燒：乾燥產物在350-550°C焙燒lh去除有機物，即製備得到強吸附劑。
2. 根據權利要求1所述的一種水處理強吸附劑的製備方法，其特徵在於，步驟（1)中所 述的稀鹽酸中硝酸鈰的濃度為10_20mg/ml。
3. 根據權利要求2所述的一種水處理強吸附劑的製備方法，其特徵在於，步驟（1)中所 述的稀鹽酸中硝酸鈰的濃度為15mg/ml。
4. 根據權利要求1所述的一種水處理強吸附劑的製備方法，其特徵在於，步驟（2)中所 述的肉豆蘧酸在無水乙醇中的濃度為〇. lg/ml。
5. 根據權利要求1所述的一種水處理強吸附劑的製備方法，其特徵在於，步驟（2)中滴 加的鈦酸四丁酯與無水乙醇的體積比為1-3 : 20。
6. 根據權利要求5所述的一種水處理強吸附劑的製備方法，其特徵在於，步驟（2)中滴 加的鈦酸四丁酯與無水乙醇的體積比為1.5 : 20。
7. 根據權利要求1所述的一種水處理強吸附劑的製備方法，其特徵在於，步驟（2)中所 述的肉豆蘧酸與摻雜鈰的二氧化矽的重量比為2 : 1。
8. 根據權利要求1所述的一種水處理強吸附劑的製備方法，其特徵在於，步驟（3)中幹 燥溫度為78 °C。
9. 根據權利要求1所述的一種水處理強吸附劑的製備方法，其特徵在於，步驟（4)中焙 燒的溫度為400°C。
【文檔編號】C02F1/28GK104353411SQ201410663345
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月19日 優先權日:2014年11月19日
【發明者】周笑綠, 張藝冉 申請人:上海電力學院