一种地聚合物的制备方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种地聚合物的制备方法，将偏高岭土粉与激活剂进行水热反应后，得到聚合物重金属吸附剂；所述偏高岭土粉的成分按重量份数包括50～55重量份的SiO2、25～35重量份的Al2O3、1～2重量份的Fe2O3、0.1～0.5重量份的CaO以及0.1～0.5重量份的MgO。本发明专利技术采用水热反应合成了地聚合物，并且通过特定配方的偏高岭土和激活剂进行搭配，得到了一种具有良好重金属去除能力的地聚合物重金属吸附剂。本发明专利技术提供的制备工艺简单快捷，条件温和、能耗较小，对于工业生产而言更切合实际，制备的地聚合物对废水中的重金属具有优异的吸附效能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于重金属废水处理
，涉及一种地聚合物的制备方法及应用，尤其涉及一种水热反应制备地聚合物的方法及应用。
技术介绍
地聚合物是英文Geopolymer的意译名，是Davidovits在1978年提出的，他在对古建筑的研究过程中发现，耐久型建筑中有架状的硅铝链化合物存在，而这类化合物与地壳中大量存在的沸石类物质结构相似，因而命名为地聚合物材料(Geopolymer)。其原意是指由地球化学作用(Geochemistry)或人工模仿地质合成作用(Geosynthesis)而制造出的铝硅酸盐矿物聚合物。地聚合物中的硅氧四面体和铝氧四面体通过共用氧原子交替键合。硅元素存在稳定的+4价态，因此硅氧四面体呈电中性，铝氧四面体中的铝元素是+3价态，却与四个氧原子结合成键，因此铝氧四面体显电负性，需要阳离子(如K+，Na+)的出现来平衡体系中的负电荷，总的结果使体系显电中性。原料的Si-O键和Al-O键分别以【SiO4】四面体和【AlO4】四面体或【AlO6】配位多面体的形式存在，由AlO4四面体和SiO4四面体为结构单元组成的一种无定形到半晶态的物质，结构上具有空间三维网络状键接结构的新型无机硅铝胶凝材料，也是碱激活胶凝材料中最具前途的一类。由于地聚合物特殊的无机缩聚三维氧化物网络结构，在建筑领域和重金属固化领域得到许多研究者的重视，地聚合物在众多方面都比高分子材料、水泥、陶瓷和金属具有更高的高温性能和机械性能，如主要力学性能指标优于陶瓷、水泥和有机聚合物等材料，热学性能优良强度高、耐高温、隔热效果好、热群胀系数(CTE)可调、耐腐蚀性优良、功能性多样以及快凝形等等。另一方面，地聚合物材料在制造过程中的能耗和三废排放量都非常低，材料对环境友好并且可以很好地被回收再利用，是一种可持续发展的“绿色环保材料”。虽然地聚合物具有上述诸多优点，也已引起国内外研究者的广泛关注，然而国内对地聚合物材料的研究起步较晚，目前对地聚合物材料的研究仍在逐渐开展，但是现有的地聚合物制备方法仍然较为复杂，需要对反应产物进
行后期保养处理，形成产物时间周期较长。如中国专利技术专利：CN103964768A，名称：以褐煤提锗尾渣为主要原料的地聚合物及其制备方法；中国专利技术专利：CN102256699A，名称：具有有机粘结剂的沸石吸附剂；中国专利技术专利：CN102180606A，名称：一种类地聚合物水泥及其制备方法等。因而，如何更加简单快速地制备出一种地聚合物，并进而开发出更多方面的应用，一直是领域内具有前瞻性的研究学者所关注的焦点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种地聚合物的制备方法及应用，尤其涉及一种水热反应制备地聚合物的方法及应用，本专利技术提供的利用水热合成反应的制备方法，工艺简单、条件温和、能耗较小，并且不需要后期养护处理，适合规模化工业生产。本专利技术提供了一种地聚合物的制备方法，包括以下步骤：A)将偏高岭土粉与激活剂进行水热反应后，得到聚合物重金属吸附剂；所述偏高岭土的成分按重量份数包括：优选的，所述激活剂为硅酸钠水溶液和氢氧化钠水溶液。优选的，所述硅酸钠与氢氧化钠的摩尔比为(3.3～4.8)：1；所述偏高岭土的质量与所述激活剂的体积比为小于等于0.5g：1mL。优选的，所述水热反应的温度为120～175℃；所述水热反应的时间为1.5～2.5h。优选的，所述偏高岭土粉按重量份数还包括0.1～0.5的重量份的其他金属氧化物；所述其他金属氧化物中的金属元素为锰、钠、钾和稀有金属元素中的一种或多种。优选的，所述步骤A)具体为：A1)将硅酸钠与氢氧化钠分别溶于水后，得到硅酸钠水溶液和氢氧化钠
水溶液，再将上述硅酸钠水溶液和氢氧化钠水溶液混合，得到激活剂；再将偏高岭土磨制后，得到偏高岭土粉；A2)将上述步骤得到的偏高岭土粉和激活剂混合进行水热反应后，得到地聚合物。优选的，所述偏高岭土粉的粒度为小于或等于120目。优选的，所述步骤A2)具体为：将偏铝酸钠与上述步骤得到的偏高岭土粉和激活剂混合进行水热反应后，得到地聚合物；所述偏铝酸钠与所述硅酸钠的摩尔比为(0.25～2.5)：1。优选的，所述水热反应后还包括分离步骤和烘干步骤。上述技术方案任意一项所制备的地聚合物在重金属吸附剂方面的应用。本专利技术提供了一种地聚合物的制备方法，包括以下步骤，将偏高岭土粉与激活剂进行水热反应后，得到聚合物重金属吸附剂；所述偏高岭土的成分按重量份数包括50～55重量份的SiO2、25～35重量份的Al2O3、1～2重量份的Fe2O3、0.1～0.5重量份的CaO以及0.1～0.5重量份的MgO。与现有技术相比，本专利技术采用水热反应合成了地聚合物，并且通过特定配方的偏高岭土和激活剂进行搭配，得到了一种具有良好重金属去除能力的地聚合物重金属吸附剂。本专利技术提供的制备工艺简单快捷，条件温和、能耗较小，对于工业生产而言更切合实际，制备的地聚合物对废水中的重金属具有优异的吸附效能；此外，本专利技术提供的制备方法，对反应产物无需进行后期保养处理，明显缩短了形成产物的时间周期，更适合规模化工业生产。实验结果表明，本专利技术制备的地聚合物，作为重金属吸附剂，对铜离子的去除效果优异，铜离子的最高去除率可以达到95％以上。附图说明图1为本专利技术不同水热反应条件得到的地聚合物重金属吸附剂与常规方法制备的地聚合物重金属吸附剂的Cu离子去除率对比图。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对专利技术权利要求的限制。本专利技术所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。本专利技术所有原料，对其纯度没有特别限制，本专利技术优选采用分析纯。本专利技术提供了一种地聚合物的制备方法，包括以下步骤：A)将偏高岭土粉与激活剂进行水热反应后，得到聚合物重金属吸附剂；所述偏高岭土的成分按重量份数包括：本专利技术所述偏高岭土的成分按重量份数优选包括50～55重量份的SiO2、25～35重量份的Al2O3、1～2重量份的Fe2O3、0.1～0.5重量份的CaO以及0.1～0.5重量份的MgO；所述SiO2的含量优选为50～55重量份，更优选为51～54重量份，最优选为52～53重量份；所述Al2O3的含量优选为25～35重量份，更优选为26～34重量份，更优选为27～33重量份，最优选为29～31重量份；所述Fe2O3的含量优选为1～2重量份，更优选为1.1～1.9重量份，更优选为1.3～1.7重量份，最优选为1.4～1.6重量份；所述CaO的含量优选为0.1～0.5重量份，更优选为0.15～0.45重量份，更优选为0.2～0.4重量份，最优选为0.25～0.35重量份；所述MgO的含量优选为0.1～0.5重量份，更优选为0.15～0.45重量份，更优选为0.2～0.4重量份，最优选为0.25～0.35重量份。本专利技术对所述偏高岭土中的其他组分没有特别限制，本领域技术人员可以根据原料成分、产品要求或质量要求进行选择和调整，本专利技术为使得最终产品具有更好的吸附效果，本专利技术所述偏高岭土粉中还优选包括0.1～0.5的重量份的其他金属氧化物，更优选为0.15～0.45本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A)将偏高岭土粉与激活剂进行水热反应后，得到聚合物重金属吸附剂；所述偏高岭土的成分按重量份数包括：

【技术特征摘要】
1.一种地聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A)将偏高岭土粉与激活剂进行水热反应后，得到聚合物重金属吸附剂；所述偏高岭土的成分按重量份数包括：2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述激活剂为硅酸钠水溶液和氢氧化钠水溶液。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述硅酸钠与氢氧化钠的摩尔比为(3.3～4.8)：1；所述偏高岭土的质量与所述激活剂的体积比为小于等于0.5g：1mL。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为120～175℃；所述水热反应的时间为1.5～2.5h。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述偏高岭土粉按重量份数还包括0.1～0.5的重量份的其他金属氧化物；所述其他金属氧化物中的金属元素为锰、钠、钾和稀有金属元素中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋卫锋，李海宇，简静仪，杨梓亨，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44