改性硅藻土複合吸附劑的製備方法
2024-02-06 14:42:15 1
專利名稱：改性硅藻土複合吸附劑的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種改性硅藻土複合吸附劑的製備方法。
背景技術：
硅藻土是海洋或湖泊中生長的硅藻類的殘骸在水底沉積，經自然環境作用而逐漸形成的一種非金屬礦物。它具有獨特的硅藻殼體結構、強吸附性、大比表面積、高孔隙度、耐高溫等優良性質，廣泛應用於包括飲用水、遊泳池水、工業用水、鍋爐循環水、工業廢水的助濾和處理等。吸附劑的吸附性能與吸附劑的物理結構密切相關，一般來說，比表面越大吸附量就越大，如有些活性炭吸附劑的比表面積可達到1000-2000m2/g左右，因此它的吸附效果較好；但活性炭的價格較高。而硅藻土作為一種資源豐富的多孔天然產物，其價格比常用的活性炭價格低了約400多倍；但國內硅藻土的比表面積通常僅為19m2/g-65m2/g，吸附效果比活性炭差很多，因此開展對硅藻土進行改性來提高它水處理性能的研究工作具有顯著的經濟效益。
現有的旨在提高硅藻土水處理性能的改性技術有鹽酸或硫酸酸洗活化、低溫或高溫焙燒活化(見US2701240，CN 86106871A)、有機物改性等，例如採用十六烷基三甲銨(CTMAB)、氯化十六烷基吡啶(CPC)及聚丙烯醯胺(見CN200410079630.9)對硅藻土進行改性等，與本發明最相關的硅藻土改性技術還包括硅藻土與沸石、膨潤土等機械複合(見CN200410080293.5)，與MgCl2、FeSO4及CaCl2等可溶性鹽複合(見CN98112355.4)，甚至與木質纖維素、聚合鋁鹽、鐵鹽、漂白粉複合(見CN98118788.9)等等。但採用液相沉澱析出法在硅藻土上引入不溶性無機物來提高它水處理性能的改性方法目前尚未見相關報導。
發明內容
針對現有技術中存在的不足之處，本發明提供一種工藝簡單、成本低、效果好的改性硅藻土複合吸附劑的製備方法。
本發明為達到以上目的，是通過這樣的技術方案來實現的提供一種改性硅藻土複合吸附劑的製備方法，包括如下步驟1)、將硅藻土放入濃度為1～6mol/L的中強鹼溶液中，在30～90℃的溫度下浸泡1～4h；然後將硅藻土取出後進行洗滌以除去雜質，再濾幹；2)、將上述硅藻土放入pH為1～4、濃度為0.5～3mol/L的鎂鹽、三價鐵鹽或錳鹽的溶液中，浸泡5～12h，浸泡過程中始終保持所述溶液的pH值小於7；再將硅藻土取出進行濾幹；3)、將上述處理後的硅藻土放入濃度為0.5～6mol/L的鹼性沉澱劑中，浸泡5～12h；再將硅藻土取出依次進行洗滌、過濾、陳化、乾燥或焙燒、粉碎步驟。
作為本發明的改性硅藻土複合吸附劑的製備方法的一種改進步驟3)中的鹼性沉澱劑為可溶鹼性溶質配製而成的水溶液，例如為氨水、尿素或氫氧化鈉的水溶液。
作為本發明的改性硅藻土複合吸附劑的製備方法的進一步改進步驟1)中的中強鹼為氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)、氫氧化鋇(Ba(OH)2)或氫氧化鈣(Ca(OH)2)。
作為本發明的改性硅藻土複合吸附劑的製備方法的進一步改進步驟2)中的鎂鹽為氯化鎂(MgCl2)、碳酸鎂(MgCO3)、硝酸鎂(Mg(NO3)2)、硫酸鎂(MgSO4)、醋酸鎂(Mg(COOCH3)2)或滷水；三價鐵鹽為氯化鐵、硝酸鐵或硫酸鐵；錳鹽為氯化錳、硝酸錳或硫酸錳。
作為本發明的改性硅藻土複合吸附劑的製備方法的進一步改進步驟3)中的乾燥步驟是指在室溫下進行自然乾燥，焙燒是指在小於500℃的溫度下進行焙燒。
本發明的改性硅藻土複合吸附劑的製備方法，採用了液相沉澱法。液相沉澱法作為一種經典的材料製備方法，無需複雜的設備，而且工藝簡單，可在常溫下製備多種高純度超細材料。因此本發明是通過溶度積原理選擇了合適、價格較低、可溶於水的反應物，並採用沉澱劑在鹼溶硅藻土上生成了具有一定水處理效果的難溶沉澱物作為改性硅藻土複合吸附劑。本發明與其它的硅藻土改性技術相比具有如下特點1)、與傳統的酸洗、焙燒及其它複合改性工藝不同，本發明採用了強鹼液去除有機雜質及破壞硅藻殼，並在硅藻載體上以化學合成的方法製備出一種新的複合水處理劑，發揮複合成分的協同效應，達到較佳處理效果。
2)、本發明在生產過程中所用的可溶性鹽(即鎂鹽、三價鐵鹽或錳鹽)以及鹼性沉澱劑，均可在過濾後回收利用，能節約成本。
3)、本發明的製備方法適用於各種硅藻土，尤其適用於硅藻體含量55％-80％的中低品味硅藻土；進一步降低生產成本。
4)、用本發明方法製備的改性硅藻土複合吸附劑，採用酸液溶解法測得複合到硅藻土載體上的沉澱物含量可在5～40％左右；採用液氮吸附法測定的BET比表面積可提高20～80m2/g左右；對亞甲基藍染料的吸附試驗結果表明，吸附容量比原硅藻土可提高10～50mg/L左右。
具體實施例方式
實施例1一種改性硅藻土複合吸附劑的製備方法，依次進行如下步驟1)、將硅藻土放入濃度為3mol/L的NaOH溶液中，在60℃的溫度下浸泡2h，浸泡過程中不時地攪拌；然後將硅藻土取出後用水反覆進行洗滌以除去雜質，再濾幹；2)、將上述硅藻土放入pH為2、濃度為2mol/L的MgSO4溶液中進行均勻攪拌，然後於室溫下浸泡8h，浸泡過程中始終保持MgSO4溶液的pH值小於7(可通過加鹼或酸進行pH值的調節)；再將硅藻土取出進行濾幹；3)、將上述處理後的硅藻土放入濃度為1mol/L的NaOH溶液中進行均勻攪拌，然後於室溫下浸泡8h；再將硅藻土取出後依次進行洗滌、過濾、陳化、焙燒(即在105℃溫度下烘乾)、粉碎步驟，最後得粉狀的改性硅藻土複合吸附劑。
實施例2一種改性硅藻土複合吸附劑的製備方法，依次進行如下步驟1)、將硅藻土放入濃度為1mol/L的KOH溶液中，在90℃的溫度下浸泡1h，浸泡過程中不時地攪拌；然後將硅藻土取出後用水反覆進行洗滌以除去雜質，再濾幹；2)、將上述硅藻土放入pH為4、濃度為0.5mol/L的MgCl2溶液中進行均勻攪拌，然後於室溫下浸泡5h，浸泡過程中始終保持MgCl2溶液的pH值小於7(可通過加鹼或酸進行pH值的調節)；再將硅藻土取出進行濾幹；3)、將上述處理後的硅藻土放入濃度為4mol/L的氨水中進行均勻攪拌，然後於室溫下浸泡5h；再將硅藻土取出後依次進行洗滌、過濾、陳化、焙燒(即在105℃溫度下烘乾)、粉碎步驟，最後得粉狀的改性硅藻土複合吸附劑。
實施例3一種改性硅藻土複合吸附劑的製備方法，依次進行如下步驟1)、將硅藻土放入濃度為6mol/L的Ca(OH)2溶液中，在30℃的溫度下浸泡4h，浸泡過程中不時地攪拌；然後將硅藻土取出後用水反覆進行洗滌以除去雜質，再濾幹；2)、將上述硅藻土放入pH為1、濃度為3mol/L的MnCl2溶液中進行均勻攪拌，然後於室溫下浸泡12h，浸泡過程中始終保持MnCl2溶液的pH值小於7(可通過加鹼或酸進行pH值的調節)；再將硅藻土取出進行濾幹；3)、將上述處理後的硅藻土放入濃度為6mol/L的NaOH溶液中進行均勻攪拌，然後於室溫下浸泡12h；再將硅藻土取出後依次進行洗滌、過濾、陳化、乾燥(即室溫晾乾)、粉碎步驟，最後得粉狀的改性硅藻土複合吸附劑。
最後，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發明的若干個具體實施例。顯然，本發明不限於以上實施例，還可以有許多變形。本領域的普通技術人員能從本發明公開的內容直接導出或聯想到的所有變形，均應認為是本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種改性硅藻土複合吸附劑的製備方法，其特徵在於包括如下步驟1)、將硅藻土放入濃度為1～6mol/L的中強鹼溶液中，在30～90℃的溫度下浸泡1～4h；然後將硅藻土取出後進行洗滌以除去雜質，再濾幹；2)、將上述硅藻土放入pH為1～4、濃度為0.5～3mol/L的鎂鹽、三價鐵鹽或錳鹽的溶液中，浸泡5～12h，浸泡過程中始終保持所述溶液的pH值小於7；再將硅藻土取出進行濾幹；3)、將上述處理後的硅藻土放入濃度為0.5～6mol/L的鹼性沉澱劑中，浸泡5～12h；再將硅藻土取出依次進行洗滌、過濾、陳化、乾燥或焙燒、粉碎步驟。
2.根據權利要求1所述的改性硅藻土複合吸附劑的製備方法，其特徵是所述步驟3)中的鹼性沉澱劑為可溶鹼性溶質配製而成的水溶液。
3.根據權利要求2所述的改性硅藻土複合吸附劑的製備方法，其特徵是所述鹼性沉澱劑為氨水、尿素或氫氧化鈉的水溶液。
4.根據權利要求1、2或3所述的改性硅藻土複合吸附劑的製備方法，其特徵是所述步驟1)中的中強鹼為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋇或氫氧化鈣。
5.根據權利要求4所述的改性硅藻土複合吸附劑的製備方法，其特徵是所述步驟2)中的鎂鹽為氯化鎂、碳酸鎂、硝酸鎂、硫酸鎂、醋酸鎂或滷水。
6.根據權利要求5所述的改性硅藻土複合吸附劑的製備方法，其特徵是所述步驟2)中的三價鐵鹽為氯化鐵、硝酸鐵或硫酸鐵。
7.根據權利要求6所述的改性硅藻土複合吸附劑的製備方法，其特徵是所述步驟2)中的錳鹽為氯化錳、硝酸錳或硫酸錳。
8.根據權利要求7所述的改性硅藻土複合吸附劑的製備方法，其特徵是所述步驟3)中的乾燥步驟是指在室溫下進行自然乾燥，焙燒是指在小於500℃的溫度下進行焙燒。
全文摘要
本發明公開了一種改性硅藻土複合吸附劑的製備方法，包括如下步驟1)將硅藻土放入濃度為1～6mol/L的中強鹼溶液中，在30～90℃的溫度下浸泡1～4h；然後將硅藻土進行洗滌、濾幹；2)將上述硅藻土放入pH為1～4、濃度為0.5～3mol/L的鎂鹽、三價鐵鹽或錳鹽的溶液中，浸泡5～12h，浸泡過程中始終保持溶液的pH值小於7；再將硅藻土取出進行濾幹；3)將上述處理後的硅藻土放入濃度為0.5～6mol/L的鹼性沉澱劑中，浸泡5～12h；再將硅藻土取出依次進行洗滌、過濾、陳化、乾燥或焙燒、粉碎步驟。本發明的製備方法，工藝簡單、成本低；製得的改性硅藻土複合吸附劑效果好。
文檔編號B01J20/14GK1864851SQ200610050328
公開日2006年11月22日 申請日期2006年4月13日 優先權日2006年4月13日
發明者詹樹林, 方明暉, 林俊雄, 呂大豐, 楊建秀, 王樂平 申請人:浙江三鼎科技有限公司, 浙江大學