一种重金属离子多孔吸附材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及重金属离子吸附的环保新材料技术领域，具体涉及一种重金属离子多孔吸附材料及其制备方法。本发明专利技术主要解决了现有多孔吸附材料存在处理重金属废水后水体分离回收困难、制备成本高和再生效率低的技术问题。与现有技术相比，本发明专利技术一种重金属离子多孔吸附材料的制备方法，具有制备工艺简单、成本低和重复性强等优点。采用本发明专利技术的制备方法制备出的多孔吸附材料处理含铅、铜、镉重金属废水均能表现出优良的吸附性能，处理废水后的多孔吸附材料因为其具有较高的成型强度，因此可直接取出回收，吸附材料在达到吸附饱和后通过再生液处理，初次再生效率可以达到85%以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及重金属离子吸附材料
，具体涉及一种重金属离子多孔吸附材料及其制备方法。
技术介绍
重金属污染是指由相对密度大于4.5g/cm3且对人体有明显毒害的金属或类金属元素产生的环境污染。环境中的重金属可以直接通过皮肤、口腔进入人体，也可被动植物吸收富集，通过食物链的方式进入体内。当人体内的重金属积累量过多会影响人体神经系统、消化系统以及免疫系统的正常活动，致使人体功能器官衰竭，诱发心血管病、皮肤癌、胃癌等疾病，对人们的生产和生活产生严重的影响。我国工矿业发达，大量的重金属污染物排放到水体中造成了严重的环境问题，重金属污染治理形势严峻。当前，水体重金属污染的处理方法包括生物法、离子交换法、化学沉淀法和吸附法，其中生物法是依靠微生物和植物降低水体中重金属含量的方法，该方法绿色环保无二次污染，但存在去除速度慢且周期过长的缺点；离子交换法是当前的研究热点，但投入大处理费用高使得该方法难以得到有效地推广；化学沉淀法方法简单且处理速度快，但容易造成二次污染；吸附法是利用吸附材料对水体中重金属离子的吸附作用而将重金属除去的方法，具有适应性强、易操作和可回收等优点，前景比较乐观，但作用时间长、吸附能力差成为其发展推广的瓶颈。总之，当前水体重金属污染的处理方法都受到各自不足特点的制约，难以获得大范围的推广，因此，研发新的重金属污染处理材料和技术就显得非常有必要了。采用吸附法处理水体中的重金属污染物，其关键在于吸附剂的制备成本、吸附性能及再生能力。公开号为CN105771933A的专利申请公开了一种水体重金属吸附材料及其制备方法与应用，该专利申请以通过自组装单分子层技术将多巴胺对聚酯纤维织物进行表面修饰，得到能较好吸附废水中的重金属的仿生复合吸附材料，该技术方法虽然对水体重金属污染有较好的吸附性能，但该方法存在成本高、工艺复杂和重复性差等缺点，且制备出的吸附材料存在不易回收再利用和污染等问题，因此，难以得到大范围的实际应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术不足之处，提供一种重金属离子多孔吸附材料及其制备方法，该制备方法在保证其制备出的多孔材料对重金属离子具有较好吸附能力的同时，又具有绿色环保无二次污染、易再生利用且再生利用效率（再生效率）高等优点，该方法还具有成本低、制备工艺简单和重复性强等优点。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种重金属离子多孔吸附材料的制备方法，包括以下步骤：1）按重量份，将硅藻土60～80份、烧结助剂10～20份、成孔剂3～15份、分散剂1～5份混合并球磨成粉料；2）将步骤1）制得的粉料过80~160目筛，加入适量的去离子水后滚成球并烘干；3）将步骤2）制得的球在750～950℃高温煅烧2～4小时，制得多孔材料初体；4）将步骤3）制得的多孔材料初体投加到盐酸溶液中，搅拌浸泡0.5-2小时；5）将步骤4）处理得到的多孔材料初体投加到铁锰盐溶液中，缓慢搅拌浸泡1-3小时；6）将步骤5）处理得到的多孔材料初体投加到碱溶液中，缓慢搅拌浸泡1～2小时；7）将步骤6）处理得到的多孔材料初体在60-100℃的水浴箱中恒温晶化反应8-12小时；8）将步骤7）处理得到的多孔材料初体干燥，即得所述重金属离子多孔吸附材料。进一步地，所述步骤1）中硅藻土由生硅藻土45～65%wt和煅烧硅藻土35%～55%wt组成。进一步地，所述步骤1）中烧结助剂为膨润土、高岭土、粘土、石英粉、滑石粉的至少一种。进一步地，所述步骤1）中成孔剂为碳酸钙、碳酸镁、木屑、竹碳粉、聚丙烯颗粒的至少一种。进一步地，所述步骤1）中分散剂为硅酸钠水溶液。进一步地，所述步骤2）中，加入的适量的水为占所述粉料35%-55%wt的去离子水。进一步地，所述步骤5）中铁锰盐溶液是将去离子水、MnCl2·4H2O和FeCl3·6H2O按质量比去离子水：MnCl2·4H2O：FeCl3·6H2O=11～14：1.5～3.0：1混制而成。进一步地，所述步骤6）中碱溶液是将去离子水、NaOH和Na2CO3按质量比去离子水：NaOH：Na2CO3=9～11：1.0～1.5：1混制而成。进一步地，所述步骤8）具体为：将步骤7）制得的多孔材料初体先在70~80℃条件下干燥1-3小时，再在100~140℃条件下干燥至多孔材料中的水分低于1%wt，即得所述重金属离子多孔吸附材料。本专利技术还提供一种采用上述制备方法制得的重金属离子多孔吸附材料。本专利技术一种重金属离子多孔吸附材料的制备方法的制备原理是：纳米铁锰双金属氧化物对重金属具有很强的吸附能力，而陶粒材料基于多孔隙、较大比表面积，也具有一定的重金属吸附能力，同时陶粒材料在达到吸附饱和后易进行回收和再生处理，本专利技术的制备方法通过将纳米铁锰粒子嵌入到多孔陶粒中，利用纳米粒子与多孔材料优势互补，极大的提高了多孔材料对重金属的去除能力和吸附速率，吸附容量显著提高。本专利技术的有益效果：本专利技术一种重金属离子多孔吸附材料的制备方法，与现有技术相比，具有制备工艺简单、成本低和重复性强等优点。本专利技术一种重金属离子多孔吸附材料，与现有技术相比，具有如下的技术效果：1）本专利技术多孔材料的密度小、孔隙度高、机械强度高，对水体中的重金属离子具有很强的吸附能力；2）本专利技术多孔材料，通过将纳米铁锰双金属氧化物嵌入到多孔材料中，克服了纳米粒子在处理重金属过程中难以回收利用的缺点，进一步提高了多孔材料对重金属离子的吸附能力；3）本专利技术多孔材料具有成型强度高的优点，因此在达到吸附饱和后可直接取出再利用，经再生液首次处理后，再生利用效率（再生效率）达85%以上；4）本专利技术多孔材料还具有绿色环保和无二次污染的优点。具体实施方式实施例1本实施例中的一种重金属离子多孔吸附材料的制备方法，包括以下步骤：1）称取27.0g的硅藻土、4.3g的膨润土、2.6g的长石粉，3.8g的竹碳粉和0.7g的硅酸钠为原料，混合置于球磨罐中球磨20分钟，得粉料；2）将步骤1）制得的粉料过120目筛，再加入去离子水使粉料含水率达到46%，滚成球并置于烘箱内105℃烘干；3）将步骤2）制得的球置于电阻箱内850℃高温煅烧3小时，制得多孔材料初体；4）将步骤3）得到的多孔材料初体投加到浓度为0.5mol/L的盐酸溶液中，搅拌浸泡1小时；5）称取16.8g的MnCl2·4H2O和8.2g的FeCl3·6H2O加入到100ml的去离子水中制成备用铁锰盐溶液；将步骤4）得到的多孔材料初体投加到铁锰盐溶液中，缓慢搅拌浸泡2小时；6）称取10.9g的NaOH和9.6g的Na2CO3加入到100ml的去离子水中，制成备用碱溶液；将步骤5）得到的多孔材料初体投加到碱溶液中，缓慢搅拌浸泡1小时；7）用玻璃盘将步骤6）得到的多孔材料初体置于80℃的水浴箱中恒温晶化反应10小时；8）将步骤7）得到的多孔材料初体置于烘箱中干燥，得到最终多孔材料。实施例21）首先，称取24.3g的硅藻土、4.8g的膨润土、3.0g的长石粉，5.8g的竹碳粉和0.7g的硅酸钠为原料，混合置于球磨罐中球磨30分钟，得粉料；2）将步骤1）制得的粉料过80目筛，再加入去离子水使粉料含水率达到55%，滚成球并置于烘箱内95oC烘干；3）将步骤2）制得的球置于电阻箱内950℃高温煅烧2小时，制得多孔材料初体；4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重金属离子多孔吸附材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）按重量份，将硅藻土60～80份、烧结助剂10～20份、成孔剂3～15份、分散剂1～5份混合并球磨成粉料；2）将步骤1）制得的粉料过80~160目筛，加入适量的去离子水后滚成球并烘干；3）将步骤2）制得的球在750～950℃高温煅烧2～4小时，制得多孔材料初体；4）将步骤3）制得的多孔材料初体投加到盐酸溶液中，搅拌浸泡0.5‑2小时；5）将步骤4）处理得到的多孔材料初体投加到铁锰盐溶液中，缓慢搅拌浸泡1‑3小时；6）将步骤5）处理得到的多孔材料初体投加到碱溶液中，缓慢搅拌浸泡1～2小时；7）将步骤6）处理得到的多孔材料初体在60‑100oC的水浴箱中恒温晶化反应8‑12小时；8）将步骤7）处理得到的多孔材料初体干燥，即得所述重金属离子多孔吸附材料。

【技术特征摘要】
1.一种重金属离子多孔吸附材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）按重量份，将硅藻土60～80份、烧结助剂10～20份、成孔剂3～15份、分散剂1～5份混合并球磨成粉料；2）将步骤1）制得的粉料过80~160目筛，加入适量的去离子水后滚成球并烘干；3）将步骤2）制得的球在750～950℃高温煅烧2～4小时，制得多孔材料初体；4）将步骤3）制得的多孔材料初体投加到盐酸溶液中，搅拌浸泡0.5-2小时；5）将步骤4）处理得到的多孔材料初体投加到铁锰盐溶液中，缓慢搅拌浸泡1-3小时；6）将步骤5）处理得到的多孔材料初体投加到碱溶液中，缓慢搅拌浸泡1～2小时；7）将步骤6）处理得到的多孔材料初体在60-100oC的水浴箱中恒温晶化反应8-12小时；8）将步骤7）处理得到的多孔材料初体干燥，即得所述重金属离子多孔吸附材料。2.如权利要求1所述重金属离子多孔吸附材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中硅藻土由生硅藻土45～65%wt和煅烧硅藻土35%～55%wt组成。3.如权利要求1所述重金属离子多孔吸附材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中烧结助剂为膨润土、高岭土、粘土、石英粉、滑石粉的至少一种。4.如权利要求1所述重金属离子多孔吸附材料的制备方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖定书，李小飞，郑煜基，何辉，
申请(专利权)人：东莞中科土壤科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44