一种用于吸附废水中重金属材料的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种用于吸附废水中重金属材料的制备方法及其应用。该方法以工业废弃物粉煤灰、镍渣以及硅酸钠为主要原料，经对粉煤灰改性处理、原料混合、压制成型、高温反应后，制备复合吸附材料。经本发明专利技术制备的复合材料具备比表面积大、去除重金属离子效率高、可以解析重复利用等特点，不仅解决了废弃物粉煤灰和镍渣对环境的严重污染，又解决了这些废弃物在吸附重金属时对环境的二次污染，同时节约了生产成本、经济效益显著，适合规模化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种用于吸附废水中重金属材料的制备方法及其应用
本专利技术涉及一种用于吸附废水中重金属材料
，特别含有粉煤灰-镍渣复合吸附材料。
技术介绍
近年来，随着我国农业结构的调整和农业产业化的推进，规模化、集约化的畜禽养殖业得以迅猛发展，成为我国农业农村经济的重要组成部分。但是畜禽养殖业大力发展所带来的环境污染问题也日益严重，它不仅影响经济发展，而且还危及生态安全，已成为人们普遍关注的社会问题。目前针对工业废水中高浓度重金属的去除普遍采用化学沉淀法，但畜禽养殖废水中重金属浓度较低，使用化学沉淀法会消耗大量的药剂，而吸附法更适合去除废水中浓度较低的重金属。关于重金属吸附材料的研究比较多，包括活性炭、改性硅酸盐材料等，近年来低成本高效吸附剂的研发成为重金属吸附去除的研究趋势。廉价吸附剂如天然矿物对砷等重金属具有一定的吸附效能，但吸附能力有限，难以实现高效去除。专利文献CN101805093A公开一种规模化畜禽养殖废水深度处理方法，专利文献CN104003463A公开了一种去除畜禽养殖废水中重金属的方法。粉煤灰是粉煤经高温燃烧后形成的一种类似火山灰质的混合材料，是冶炼、化工、燃煤电厂等企业排出的固体废物，其主要成分是SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO和未燃尽碳。作为固体废弃物排放的粉煤灰来源广泛，可用来去除水中的污染物。专利文献CN102557711A公开利用粉煤灰为原料的多孔过滤材料及其制备方法，专利文献CN1923723A公开一种复合粉煤灰填料及其应用，专利文献CN102775026B公开一种利用改性粉煤灰处理沼液的方法。镍渣的主要成分为Ca、Si、Mg、Al等元素的氧化物，是一种高温熔融冷却下来的无定形非晶物质。镍渣的主要结晶相为镁质斜铁辉石(Fe、Mg)SiO3，衍射峰明显宽化说明镍渣中玻璃相含量较高，这使得镍渣结构中存在大量的间隙。专利文献CN103816862A公开可回收重金属离子的硅藻土-镍渣复合吸附材料及其制备，专利文献CN103816863A公开用于含磷废水处理的硅藻土-镍渣复合吸附材料及其制备，专利文献CN103831080A公开用于回收废水中重金属离子的镍渣吸附材料及其制备。然而，这些文献公开的复合吸附材料未见公开粉煤灰-镍渣复合吸附材料。经检索，国内外尚未有粉煤灰结合镍渣研制可对畜禽废水中的重金属吸附材料的报导，该项目属于国内外首家研究专利技术的技术。
技术实现思路
本专利技术目的在于针对工业废弃物粉煤灰和镍渣污染环境等缺点，提供一种用于吸附废水中重金属材料的制备方法及其应用。本专利技术不仅为粉煤和镍渣的综合利用提供了新的思路和方向，拓宽了其再利用的渠道，减轻环境压力，同时解决了废弃物二次污染等技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种用于吸附废水中重金属材料，其特征在于：原料包括改性粉煤灰、镍渣和硅酸钠。本专利技术提供一种用于吸附废水中重金属材料，其特征在于：含有以下成分：粉煤灰为40-50wt％，镍渣为40-50wt％，硅酸钠为0-10wt％。进一步地，所述的解吸剂为无机解吸剂。进一步地，所述的无机解吸剂为盐酸、硝酸、硫酸、或它们中的两种或两种以上的混合物。其中，优选盐酸和硝酸，更优选盐酸。进一步地，所述的粉煤灰酸化作用的酸为盐酸、硝酸、硫酸、磷酸，或它们中的两种或两种以上的混合物，其中，优选盐酸和硝酸。其中酸的浓度范围为1-10mol/L，优选为5-10mol/L。进一步地，所述的结合剂为聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、过氯乙烯、聚异丁烯、或它们中的两种或两种以上的混合物。其中，优选聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯，更优选聚乙烯醇。其中结合剂的用量为5-20％，优选为10-15％。一种用于吸附废水中重金属材料的制备方法，具体步骤：①粉煤灰改性处理：将粉煤灰进行酸化处理，再加热冷却后干燥，备用；②原料混合：将改性后粉煤灰、镍渣和硅酸钠按质量比置于行星球磨机上200-400r/min球磨10-15h，将研磨得到的浆料过滤脱水、烘干、破碎，得到粒数小于30目的统料；③压制成型：在统料中加入结合剂，置于混料机中混合均匀，困料10-15h后，将混料压制成型，成型式样在100-120℃烘干10h；④高温反应：将成型试样置于马佛炉中，800-1100℃反应烧结2-5h后，冷却至室温，得到粉煤灰-镍渣复合吸附材料。一种如上述所述的用于吸附废水中重金属材料的应用，主要为用于畜禽养殖废水重金属离子的吸收和解吸。本专利技术的有益效果在于：①本专利技术工业废弃物粉煤灰和镍渣为主要原料制备复合吸附材料，不仅为工业废弃物粉煤灰和镍渣的综合利用提供了新的思路和方向，而且减轻了环境污染，具有重大的环保意义。②经本专利技术方法制备的复合吸附材料，可以解析重复利用，避免了工业废气的二次污染。③经本专利技术方法制备的复合吸附材料，比表面积大，有利于畜禽养殖废水中重金属离子的吸附，有十分广泛的应用前景。具体实施方式实例1～4以下结合具体实例对本方案做进一步说明。这些实例是用于说明本专利技术而不限于限制本专利技术的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，为注明的实施条件通常为常规实验中的条件。本实施例所用废水主要来自养猪废水，其中Cu2+的含量为0.5mg/L，Zn2+的含量为0.3mg/L，As2+的含量为0.35mg/L。实施例1本例原料的重量配比为：粉煤灰为45wt％，镍渣为45wt％，硅酸钠为10wt％。将粉煤灰用10mol/L盐酸进行酸化处理，再加热冷却后干燥，备用。按配方将改性后粉煤灰、镍渣和硅酸钠称重，置于行星球磨机上300r/min球磨10h，将研磨得到的浆料过滤脱水、烘干、破碎，得到粒数小于30目的统料；加入结合剂聚乙烯醇，用量为统料的15％；置于混料机中混合均匀，困料10h后，将混料压制成型，成型式样在100℃烘干10h；将成型试样置于马佛炉中，900℃反应烧结3h后，冷却至室温，得到粉煤灰-镍渣复合吸附材料。将制得的复合材料进行畜禽养殖废水中重金属离子的吸附实验，每间隔一定时间测试吸附试剂样品的吸附效果，分别探讨不同吸附时间(0.5、1、2、4、6、16、24h)、不同投加量(0.2、0.4、0.6、0.8、1、2.5、5g/L)、不同pH值(3、4、5、6、7、8、9、10)等对除Cu2+、Zn2+、As2+效率的影响。结果表明，对Cu2+和Zn2+的吸附在0.5h后基本达到平衡，对As2+的吸附在6h后基本达到平衡；吸附Cu2+、Zn2+、As2+最佳初始pH值是10；当反应时间为24h，在投加量为0.5g/L时，对Cu2+和Zn2+的吸附效率达到95.7％，在投加量为5g/L时，对As2+的吸附效率达到85.2％。实施例2本例原料的重量配比为：粉煤灰为40wt％，镍渣为50wt％，硅酸钠为5wt％。将粉煤灰用8mol/L盐酸进行酸化处理，再加热冷却后干燥，备用。按配方将改性后粉煤灰、镍渣和硅酸钠称重，置于行星球磨机上400r/min球磨12h，将研磨得到的浆料过滤脱水、烘干、破碎，得到粒数小于30目的统料；加入结合剂聚乙烯醇，用量为统料的12％；置于混料机中混合均匀，困料10h后，将混料压制成型，成型式样在100℃烘干10h；将成型试样置于马佛炉中，800℃反应烧结4h后，冷却至室温，得到粉煤灰-镍渣复本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于吸附废水中重金属材料，其特征在于：原料包括改性粉煤灰、镍渣和硅酸钠。

【技术特征摘要】
1.一种用于吸附废水中重金属材料的制备方法，其特征在于：原料包括改性粉煤灰、镍渣和硅酸钠，其原料组成按重量分数计为：粉煤灰为40-50wt％，镍渣为40-50wt％，硅酸钠为5-10wt％，所述原料是以工业废弃物粉煤灰、镍渣以及硅酸钠为主要原料，经对粉煤灰改性处理、原料混合、压制成型、高温反应后，制备粉煤灰-镍渣复合吸附材料，制备步骤为：粉煤灰改性处理：将粉煤灰进行酸化处理，再加热冷却后干燥，备用；原料混合：将改性后粉煤灰、镍渣和硅酸钠按质量比置于行星球磨机上200-400r/min球磨10-15h，将研磨得到的浆料过滤脱水、烘干、破碎，得到粒数小于30目的统料；压制成型：在统料中加入结合剂，置于混料机中混合均匀，困料10-15h后，将混...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩哲，王绪科，朱英，李静，陈衍玲，
申请(专利权)人：山东省科学院新材料研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37