一种重金属吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种重金属吸附剂及其制备方法，所述吸附剂由下述重量份原料组成：改性石墨烯5～50份、改性膨润土5～50份、硅藻泥5～40份、填加剂5～30份。本发明专利技术利用超声对原料进行处理改性，超声波能够通过其产生的空化作用，有效增加石墨烯和膨润土的吸附能力，从而达到更好地去除效果；酸化处理膨润土过程中能够有效去除膨润土层间的杂质，疏通层间通道，进一步增加膨润土的层间距，促进重金属污染物的吸附过程；通过硫酸亚铁和硫酸铝对膨润土进行改性，在提高膨润土的吸附性能的同时也能在处理废水的过程中形成微絮凝，进一步提高药剂的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种重金属吸附剂及其制备方法
本专利技术属于电镀废水处理
，具体地说是涉及一种重金属吸附剂及其制备方法。
技术介绍
电镀是现在生产中使用范围很广的一类产业，很多部门都用到电镀行业，其工艺复杂，工序繁多。电镀厂产生的电镀废水对环境的污染很严重，特别是重金属污染，对生物、水体、人类等都能造成很严重的危害。所以寻找一种合理、高效的电镀废水重金属吸附剂显得尤为重要。目前电镀废水重金属的处理方法主要有化学沉淀法、生物法、吸附法、电解法等，其中化学沉淀法中的中和沉淀法和硫化物沉淀法使用最广泛，因其具有简单易操作的特点。中和沉淀法处理含多种重金属的废水时，存在混合沉淀所需PH不可兼容性问题；硫化物沉淀法产生的硫化物沉淀颗粒细小，不易沉降，容易产生二次污染。化学沉淀法主要适用于重金属初始浓度较高的废水，对浓度较低的重金属废水的去除效率偏低，不能有效去除其重金属，且易产生大量的污泥。重金属吸附法是目前具有应用前景的一种去除总金属的方法，中国专利CN107282019A公开了一种利用谷物壳制备重金属吸附剂来处理重金属，但其材料组成较复杂，操作较繁琐。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种重金属吸附剂及其制备方法，不仅可以有效去除电镀废水中的重金属，同时能够实现对重金属的回收利用，操作简单方便。为实现上述功能，本专利技术的技术方案是：一种重金属吸附剂，所述吸附剂由下述重量份原料组成：改性石墨烯5～50份、改性膨润土5～50份、硅藻泥5～40份、填加剂5～30份。作为优选，所述填加剂选自碳酸钠、硫酸钠、硅酸钠中的一种或两种以上的任意组合。作为优选，所述吸附剂由下述重量份原料组成：改性石墨烯10～25份、改性膨润土10～20份、硅藻泥5～10份、填加剂20～30份。作为优选，所述改性石墨烯由下述方法制备得到：(1)将定量氧化石墨烯分散在去离子水中，在30℃～90℃温度下搅拌，得到浓度为0.01～2.0mg/mL的氧化石墨烯-水分散液，滴加5％～20％的稀盐酸于分散液中调节溶液pH值至3～5，得石墨烯溶液，备用；(2)配制质量分数10％～25％的硅烷偶联剂乙醇溶液和质量分数10％～25％的三聚硫氨酸三钠溶液备用，将硅烷偶联剂乙醇溶液、三聚硫氨酸三钠溶液、石墨烯溶液按照质量比0.01～0.05：0.01～0.5：1进行混合，调节pH至3～5，放置于超声发生器中进行超声搅拌，过滤后烘干得到改性石墨烯。作为优选，所述改性膨润土由下述方法制备得到：(1)将定量膨润土加到含有5％～15％的盐酸溶液中，并配成质量分数为5％～20％的膨润土悬浊液，放置于超声波发生装置中，在50℃～90℃温度下超声反应，反应完成后，将浆液漂洗至pH为3～5，烘干并研磨，过筛得到酸化膨润土；(2)配制质量分数5％～30％的硫酸亚铁溶液、5％～30％的硫酸铝溶液；按照硫酸亚铁、硫酸铝、酸化膨润土质量比为0.01～0.5：0.01～1：1称取定量的硫酸亚铁溶液、硫酸铝溶液、酸化膨润土；将定量的酸化膨润土配成5％～20％的悬浊液于烧瓶中，将定量的硫酸亚铁溶液、硫酸铝溶液以1mL/min～100mL/min的速率滴加至酸化膨润土悬浊液中，控制溶液温度在30℃～90℃，老化后，将浆液漂洗至pH为5～7，烘干研磨，过筛得到改性膨润土。作为优选，所述硅藻泥由下述方法制备得到：(1)将购于市场的硅藻泥用去离子水清洗后，干燥，干燥后研磨；(2)将硅藻泥在真空炉中加热到300℃～600℃，向真空炉中循环通入氮气，保温循环30～120min后开始降温，同时停止通入氮气，当温度降低到300～400℃时向真空炉中循环通入氢气，保温循环20～60min后继续降温到室温。将硅藻泥通入氮气和氢气进行高温处理，目的是活化硅藻泥，增加硅藻泥的吸附性，使硅藻泥能够有效的与改性石墨烯和改性膨润土相结合，进一步提高整体对重金属的吸附能力，尤其是对铬，具有很强的吸附能力，而且还增强硅藻泥的强度；利用硅藻泥的多孔结构，经过改性加工，使其能够用于水处理吸附剂，吸附效果提升。本专利技术还提供了上述重金属吸附剂的制备方法，包括下述步骤：(1)在30℃～90℃温度下将石墨烯分散在去离子水中搅拌0.5～12h，得到浓度为0.01～2.0mg/mL的氧化石墨烯-水分散液，滴加5％～20％的稀盐酸于分散液中调节溶液PH值至3～5备用；配制质量分数10％～25％的硅烷偶联剂乙醇溶液和质量分数10％～25％的三聚硫氨酸三钠溶液备用，将硅烷偶联剂乙醇溶液、三聚硫氨酸三钠溶液、石墨烯溶液按照质量比0.01～0.05：0.01～0.5：1的组分比例进行混合，调节pH至3～5，放置于超声发生器中进行超声搅0.5～20h，取出过滤于50℃～110℃烘干得到改性石墨烯；(2)配制质量分数为5％～20％的膨润土悬浊液，放置于超声波发生装置中，在50℃～90℃温度下超声反应5h～～20h，反应完成后，将浆液漂洗至pH为3～5范围，于50℃～110℃烘干并研磨，过筛得到80目～200目酸化膨润土；将质量分数5％～30％的硫酸亚铁溶液、5％～30％的硫酸铝溶液、酸化膨润土按照硫酸亚铁、硫酸铝、酸化膨润土质量比0.01～0.5：0.01～1：1进行混合并控制溶液温度在30℃～90℃，老化5h～60h后，将浆液漂洗至pH为5～7范围，于50℃～110℃烘干研磨，过筛得到80目～200目的改性膨润土；(3)将120目的硅藻泥在真空炉中加热到300℃～600℃，向真空炉中循环通入氮气，保温循环30～120min后开始降温，同时停止通入氮气，当温度降低到300～400℃时向真空炉中循环通入氢气，保温循环20～60min后继续降温到室温；(4)将上述步骤制备得到的改性石墨烯、改性膨润土、硅藻泥分别进行称量后，与称量后的填加剂混合得到重金属吸附剂。作为优选，步骤(1)中，所述硅烷偶联剂采用甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷。作为优选，步骤(2)中，所述超声反应时间为10～15h，反应温度70℃～90℃；所述的硫酸亚铁、硫酸铝、酸化膨润土的质量比为0.1～0.2：0.5～1：1。作为优选，步骤(4)中，所述填加剂选自碳酸钠、硫酸钠、硅酸钠中的一种或两种以上的任意组合。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)利用超声对原料进行处理改性，超声波能够通过其产生的空化作用，有效增加石墨烯和膨润土的吸附能力，从而达到更好地去除效果；(2)酸化处理膨润土过程中能够有效去除膨润土层间的杂质，疏通层间通道，进一步增加膨润土的层间距，促进重金属污染物的吸附过程；(3)通过硫酸亚铁和硫酸铝对膨润土进行改性，在提高膨润土的吸附性能的同时也能在处理废水的过程中形成微絮凝，进一步提高药剂的效率。(4)将硅藻泥通入氮气和氢气进行高温处理，可以活化硅藻泥，增加硅藻泥的吸附性，使硅藻泥能够有效的与改性石墨烯和改性膨润土相结合，进一步提高整体对重金属的吸附能力，而且还增强硅藻泥的强度；利用硅藻泥的多孔结构，经过改性加工，使其能够用于水处理吸附剂，吸附效果提升。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术所要保护的范围并不限于此。实施例1一种重金属吸附剂，所述重金属吸附剂按重量份包括以下组分：改性石墨烯15份、改性膨润土17份、碳酸钠10份、硅藻泥25份。上述重金属吸附剂的制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种重金属吸附剂，其特征在于：所述吸附剂由下述重量份原料组成：改性石墨烯5～50份、改性膨润土5～50份、硅藻泥5～40份、填加剂5～30份。

【技术特征摘要】
1.一种重金属吸附剂，其特征在于：所述吸附剂由下述重量份原料组成：改性石墨烯5～50份、改性膨润土5～50份、硅藻泥5～40份、填加剂5～30份。2.根据权利要求1所述重金属吸附剂，其特征在于：所述填加剂选自碳酸钠、硫酸钠、硅酸钠中的一种或两种以上的任意组合。3.根据权利要求1所述重金属吸附剂，其特征在于：所述吸附剂由下述重量份原料组成：改性石墨烯10～25份、改性膨润土10～20份、硅藻泥5～10份、填加剂20～30份。4.根据权利要求1所述重金属吸附剂，其特征在于：所述改性石墨烯由下述方法制备得到：(1)将定量氧化石墨烯分散在去离子水中，在30℃～90℃温度下搅拌，得到浓度为0.01～2.0mg/mL的氧化石墨烯-水分散液，滴加5％～20％的稀盐酸于分散液中调节溶液pH值至3～5，得石墨烯溶液，备用；(2)配制质量分数10％～25％的硅烷偶联剂乙醇溶液和质量分数10％～25％的三聚硫氨酸三钠溶液备用，将硅烷偶联剂乙醇溶液、三聚硫氨酸三钠溶液、石墨烯溶液按照质量比0.01～0.05：0.01～0.5：1进行混合，调节pH至3～5，放置于超声发生器中进行超声搅拌，过滤后烘干得到改性石墨烯。5.根据权利要求1所述重金属吸附剂，其特征在于：所述改性膨润土由下述方法制备得到：(1)将定量膨润土加到含有5％～15％的盐酸溶液中，并配成质量分数为5％～20％的膨润土悬浊液，放置于超声波发生装置中，在50℃～90℃温度下超声反应，反应完成后，将浆液漂洗至pH为3～5，烘干并研磨，过筛得到酸化膨润土；(2)配制质量分数5％～30％的硫酸亚铁溶液、5％～30％的硫酸铝溶液；按照硫酸亚铁、硫酸铝、酸化膨润土质量比为0.01～0.5：0.01～1：1称取定量的硫酸亚铁溶液、硫酸铝溶液、酸化膨润土；将定量的酸化膨润土配成5％～20％的悬浊液于烧瓶中，将定量的硫酸亚铁溶液、硫酸铝溶液滴加至酸化膨润土悬浊液中，控制溶液温度在30℃～90℃，老化后，将浆液漂洗至pH为5～7，烘干研磨，过筛得到改性膨润土。6.根据权利要求1所述重金属吸附剂，其特征在于：所述硅藻泥由下述方法制备得到：(1)将购于市场的硅藻泥用去离子水清洗后，干燥，干燥后研磨；(2)将硅藻泥在真空炉中加热到300℃～600℃，向真空炉中循环通入氮气，保温循环30～120min后开始降温，同时停止通入氮气，当温度降低...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亚娟，兰培强，朱晶，吴盈，
申请(专利权)人：浙江正洁环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33