一种碳酸钙磁性吸附剂制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种碳酸钙磁性吸附剂制备方法及其应用。本发明专利技术的碳酸钙磁性吸附剂由Na

Calcium carbonate magnetic adsorbent, preparation method and application thereof

The invention relates to a calcium carbonate magnetic adsorbent, a preparation method and an application thereof. The calcium carbonate magnetic adsorbent of the invention is composed of Na

【技术实现步骤摘要】
一种碳酸钙磁性吸附剂制备方法及其应用
本专利技术涉及吸附剂领域，尤其涉及一种碳酸钙磁性吸附剂制备方法及其应用。
技术介绍
随着工业的快速发展，重金属离子的任意排放已经成为一个严重的环境问题。与有机污染物相比，重金属离子的危害倾向于在生物积累。因此，去除废水中的重金属离子，如汞、镉、砷、铅、铬等，对于保护人类和环境都是非常重要的。值得指出的是，砷、铬和铅是众所周知的导致多种疾病的高度有毒重金属离子，如肺癌和皮肤癌，许多心血管和神经系统疾病，肾脏和肝脏功能障等。基于重金属离子的高毒性及对人类健康的危害，WHO(世界卫生组织)设立国际饮用水标准规定了各种重金属离子最高含量。然而，不幸的是，污染饮用水和地面水源仍在增长。根据世卫组织的报告，全世界大约有2亿人(主要集中在南亚和拉丁美洲国家)的饮用水中砷浓度超过推荐的标准。因此，处理含重金属离子的水资源对公众健康是至关重要的。碳酸钙是自然界中最便宜的多孔材料之一，其作为重金属离子吸附剂对人类是无害的。此外，由于碳酸钙和重金属离子之间的反应，极大增加了金属离子的吸附容量。然而，这种吸附剂很难与废水分离，并且还需进一步处理污泥，从而限制其在废水处理中的实际应用。为此，易于通过磁分离技术分离的碳酸钙磁性吸附剂应运而生，如纳米Fe3O4颗粒。我们结合碳酸钙和Fe3O4的优异性能，提供一种碳酸钙磁性吸附剂，该碳酸钙磁性吸附剂中针状结构的Fe3O4镶嵌在CaCO3粒子中，从而Fe3O4与CaCO3产生了协同效应，该吸附剂呈现的介孔结构极大地增强去除重金属离子的能力，通过结合磁分离技术，可快速分离出含有重金属离子的吸附剂，本专利技术的碳酸钙磁性吸附剂在含有As(V)、Cr(VI)和Pb(II)的重金属离子废水处理等方面具有良好的应用前景。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种碳酸钙磁性吸附剂制备方法及其应用。实现本专利技术目的的解决方案为：所述的一种碳酸钙磁性吸附剂制备方法及其应用，如下：（1）在一个50mL烧杯中加入12-15mLNa2CO3水溶液，其中Na2CO3水溶液浓度为0.20mol/L，之后加入0.4-0.6mL十八烷基三甲氧基硅烷C18TMS，常温下搅拌20min后，得到Na2CO3与十八烷基三甲氧基硅烷C18TMS的混合溶液备用；（2）在一个50mL烧杯中加入12-15mLCaCl2水溶液，其中CaCl2水溶液浓度为0.20mol/L，之后加入0.4-0.5gFeSO4·7H2O粉末，常温下快速搅拌1min后得到FeSO4与CaCl2的混合溶液备用；（3）将步骤（2）所得的FeSO4与CaCl2的混合溶液倒入分液漏斗中，再由分液漏斗向步骤（1）所得的Na2CO3与十八烷基三甲氧基硅烷C18TMS的混合溶液中缓慢滴加此FeSO4与CaCl2的混合溶液，并搅拌混合，直至滴加完毕，此时烧杯中为悬浊液；（4）将步骤（3）所得的悬浊液转移至聚四氟乙烯高压反应釜中，加热至85℃，釜内压力保持在20-25MPa，保温保压8h，然后将釜内的产物用高速离心机离心5min，转速为5000r/min，之后将离心得到的固体用去离子水冲洗8-10次，再转移至90℃烘箱烘干得到碳酸钙磁性吸附剂；（5）一种碳酸钙磁性吸附剂在处理含有As(V)、Cr(VI)和Pb(II)废水的中的应用：在废水池中通入含有HAsO42-、Cr2O72-和Pb2+的废水，调节废水的pH=10，加入碳酸钙磁性吸附剂，匀速搅拌0.5h，接着将废水迅速通过强度为1.5T的磁场，之后将废水通入磁分离装置，滤出处理完的废水，即完成对含有As(V)、Cr(VI)和Pb(II)废水的处理；（6）收集处理完毕的碳酸钙磁性吸附剂，并用0.01mol/L的HCl调节至pH=3，震荡10min，过滤后转移至90℃烘箱烘干，实现该碳酸钙磁性吸附剂的再生。所述步骤（5）中碳酸钙磁性吸附剂在处理重金属离子废水时对应废水体积所加入的剂量为0.5-1g/L，其中废水中的As(V)浓度应小于5000μg/L，Cr(VI)浓度应小于5000μg/L，Pb(II)浓度应小于10000μg/L。本专利技术与现有技术相比，其有益效果是：（1）本专利技术制备的碳酸钙磁性吸附剂通过水热合成法合成，该制备过程简单，实验条件温和，使用原料价格相对低廉，成本较低；（2）本专利技术制备的碳酸钙磁性吸附剂具有优异的As(V)、Cr(VI)和Pb(II)三种重金属离子吸附性能，对三种重金属离子的吸附率均大于99.9%，通过结合磁分离技术，该碳酸钙磁性吸附剂易于快速从废水中分离；（3）本专利技术制备的碳酸钙磁性吸附剂中针状结构的Fe3O4镶嵌在CaCO3粒子中，从而Fe3O4与CaCO3产生了协同效应，比通过水热合成法单独合成的Fe3O4或CaCO3有更好的重金属离子吸附性能，对三种重金属离子的平均吸附率是Fe3O4吸附剂的2倍，是CaCO3附剂吸的3.6倍；（4）本专利技术制备的碳酸钙磁性吸附剂在重金属离子吸附完毕后，收集吸附完毕的该碳酸钙磁性吸附剂置于pH=3的酸性条件下洗涤，可实现该碳酸钙磁性吸附剂的再生，并且再生五次后对As(V)、Cr(VI)和Pb(II)三种重金属离子的平均吸附性能仅下降了3%，具有良好的经济性能；（5）本专利技术制备的碳酸钙磁性吸附剂呈介孔结构，极大地增强去除重金属离子的能力。附图说明图1为实施例1所制备的碳酸钙磁性吸附剂、对比例1所制备的Fe3O4吸附剂和对比例2所制备的CaCO3吸附剂用于测试As(V)、Cr(VI)和Pb(II)三种重金属离子的吸附率。图2为实施例1所制备的碳酸钙磁性吸附剂再生多次后吸附效果的变化情况。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1（1）在一个50mL烧杯中加入15mLNa2CO3水溶液，其中Na2CO3水溶液浓度为0.20mol/L，之后加入0.5mL十八烷基三甲氧基硅烷C18TMS，常温下搅拌20min后，得到Na2CO3与十八烷基三甲氧基硅烷C18TMS的混合溶液备用；（2）在一个50mL烧杯中加入15mLCaCl2水溶液，其中CaCl2水溶液浓度为0.20mol/L，之后加入0.5gFeSO4•7H2O粉末，常温下快速搅拌1min后得到FeSO4与CaCl2的混合溶液备用；（3）将步骤（2）所得的FeSO4与CaCl2的混合溶液倒入分液漏斗中，再由分液漏斗向步骤（1）所得的Na2CO3与十八烷基三甲氧基硅烷C18TMS的混合溶液中缓慢滴加此FeSO4与CaCl2的混合溶液，并搅拌混合，直至滴加完毕，此时烧杯中为悬浊液；（4）将步骤（3）所得的悬浊液转移至聚四氟乙烯高压反应釜中，加热至85℃，釜内压力保持在20-25MPa，保温保压8h，然后将釜内的产物用高速离心机离心5min，转速为5000r/min，之后将离心得到的固体用去离子水冲洗8-10次，再转移至90℃烘箱烘干得到碳酸钙磁性吸附剂；（5）将步骤（4）得到的碳酸钙磁性吸附剂应用于处理含有As(V)、Cr(VI)和Pb(II)废水：在废水池中通入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳酸钙磁性吸附剂制备方法及其应用，其特征在于，所述的一种碳酸钙磁性吸附剂制备方法及其应用，步骤如下：（1）在一个50 mL烧杯中加入12‑15 mL Na

【技术特征摘要】
1.一种碳酸钙磁性吸附剂制备方法及其应用，其特征在于，所述的一种碳酸钙磁性吸附剂制备方法及其应用，步骤如下：（1）在一个50mL烧杯中加入12-15mLNa2CO3水溶液，其中Na2CO3水溶液浓度为0.20mol/L，之后加入0.4-0.6mL十八烷基三甲氧基硅烷C18TMS，常温下搅拌20min后，得到Na2CO3与十八烷基三甲氧基硅烷C18TMS的混合溶液备用；（2）在一个50mL烧杯中加入12-15mLCaCl2水溶液，其中CaCl2水溶液浓度为0.20mol/L，之后加入0.4-0.5gFeSO4·7H2O粉末，常温下快速搅拌1min后得到FeSO4与CaCl2的混合溶液备用；（3）将步骤（2）所得的FeSO4与CaCl2的混合溶液倒入分液漏斗中，再由分液漏斗向步骤（1）所得的Na2CO3与十八烷基三甲氧基硅烷C18TMS的混合溶液中缓慢滴加此FeSO4与CaCl2的混合溶液，并搅拌混合，直至滴加完毕，此时烧杯中为悬浊液；（4）将步骤（3）所得的悬浊液转移至聚四氟乙烯高压反应釜中，加热至85℃，釜内压力保持在20-25MPa，保温保压8h，然后将釜内...

【专利技术属性】
技术研发人员：周骏，
申请(专利权)人：嘉兴德扬生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33