处理含氰废水的二氧化硅/纳米二氧化钛/硅沸石复合材料及其应用制造技术

本发明专利技术属于废水处理技术领域，具体涉及一种处理含氰废水的二氧化硅/纳米二氧化钛/硅沸石复合材料及其应用。所述二氧化硅/纳米二氧化钛/硅沸石复合材料，其制备方法包括以下步骤：先将硅沸石与氢氧化钠溶液混合，加入孔结构调节剂，合成硅沸石凝胶，反应，过滤，洗涤，干燥，焙烧，得到硅沸石载体；再将硅沸石载体、纳米二氧化钛颗粒混合均匀，压成薄片，焙烧，硅胶浸泡，烘干，得到二氧化硅/纳米二氧化钛/硅沸石复合材料。本发明专利技术中游离氰及络合氰在纳米二氧化钛的催化作用下分解，变成无毒的物质，锌、铜重金属则被吸附到材料表面，实现了对含氰废水中氰的有效降解和对重金属离子的有效吸附。

Silica / nano titanium dioxide / silicalite composite and its application in the treatment of cyanide containing wastewater

The invention belongs to the technical field of wastewater treatment, in particular to a silicon dioxide / nano titanium dioxide / silicalite composite material for treating cyanide containing wastewater and its application. The silica / TiO2 / zeolite composite, its preparation method includes the following steps: mixing zeolite and sodium hydroxide solution mixing, adding pore structure regulator, synthetic zeolite gel, reaction, filtration, washing, drying, roasting, silicon zeolite; then a silica zeolite carrier, nano titanium dioxide particles uniform, pressed into thin slices, drying, roasting, soaking silica, nano titanium dioxide / silicon obtained silica / zeolite composite materials. The cyanide and complex cyanide in the invention decompose and become non-toxic substances under the catalysis of nanometer titanium dioxide. Heavy metals of zinc and copper are adsorbed on the surface of materials, and effective degradation of cyanogen and the effective adsorption of heavy metal ions to cyanide containing wastewater are achieved.

【技术实现步骤摘要】
处理含氰废水的二氧化硅/纳米二氧化钛/硅沸石复合材料及其应用
本专利技术属于废水处理
，具体涉及一种处理含氰废水的二氧化硅/纳米二氧化钛/硅沸石复合材料及其应用。
技术介绍
含氰废水是电镀生产中毒性较大的废水。由于氰根离子具有良好的络合性、表面活性、活化性能，电镀行业及黄金行业的氰化浸出工艺等大量采用氰化物，而氰化物、硫氰化物是极毒的物质，因此含氰废水的治理尤为重要。含氰废水中通常含有游离氰根离子和与铜、锌等络合的氰根离子。目前，处理含氰废水的方法很多，酸化法是工厂普遍采用的技术，它能最大限度回收氰化物，但该方法要求封闭系统，存在氰化氢溢出的危险，运行操作复杂，且一次性处理后的含氰残液达不到国家排放标准，给二次处理增加了经济和技术上的难度。另外酸化产生的含铜污泥很难分离，该技术一次性投资过大，中小企业难以负担。除此之外，处理含氰废水的方法还有净化法和再生法两大类。净化法是采用有关的化学药品破坏含氰废水中氰根络合离子，降低氰含量；再生法是将氰化物回收再利用和有价金属回收。但由于耗氯量大、腐蚀性强、成本高等问题，净化法和再生法均未得到工业化应用。中国专利CN105854790A公开一种硅藻土/二氧化钛复合材料治理黄金行业含氰废水的方法，该方法包括以下步骤：将钛酸丁酯与无水乙醇混合，搅拌均匀后加入去离子水，继续搅拌至形成浅黄色透明溶胶；将硅藻土加入到浅黄色透明溶胶中，搅拌，静置，干燥得到干凝胶；将干凝胶焙烧后得到硅藻土/二氧化钛复合材料；向硅藻土/二氧化钛复合材料中加入含氰废水，先振荡，再进行高压汞灯照射；过滤后得到滤饼和滤液，分析滤液中氰和铜的浓度并对滤饼进行洗涤。该专利只提到硅藻土/二氧化钛复合材料可以吸附铜并分解氰，但未涉及对锌的吸附。中国专利CN105749857A公开一种治理高锌、铜氰化废水的膨润土复合材料及其应用，该专利的制备方法如下：将钛酸丁酯、无水乙醇和浓硝酸混合得到混合物A；将六水硝酸镧溶解于去离子水中，加入浓硝酸，再加入无水乙醇得到混合物B；将混合物B滴加到混合物A中，得到混合物C；滴加完成后，继续搅拌得到乳白色液体；向其中加入膨润土，去离子水，得到混合物D；经沉淀，蒸干，磨碎，过筛，焙烧，冷却至室温，得到膨润土复合材料。该专利中铜的吸附量为12.11-15.64mg/g，氰的分解量为22.36-36.4mg/g，锌的吸附量为18.11-29.51mg/g，膨润土复合材料对氰的降解和对重金属的吸附能力较差。中国专利CN106693955A公开一种双金属整体式等离子体催化剂及其制备方法与应用，该专利采用过量浸渍法制备催化剂，具体步骤如下：对载体进行预处理，烘干焙烧；使用水作为溶剂，加入γ-Al2O3粉末和活性组分，超声搅拌；将预处理后的堇青石蜂窝陶瓷放入浆液中超声，烘干焙烧得到双金属整体式等离子体催化剂。该专利先将堇青石蜂窝陶瓷作为载体放于硅胶溶液中浸渍，再将由过渡金属前驱体盐、稀土金属前驱体盐、γ-Al2O3粉末制备的前驱体浆液与预处理后的堇青石蜂窝陶瓷载体制备双金属整体式等离子体催化剂。该专利在载体的制备过程中采用硅胶进行浸泡，经烘干，180℃焙烧1h，400-600℃焙烧3h后，再与活性组分前驱体进行负载，使得浸渍在载体上的硅胶造成损失，而且活性组分前驱体仅仅通过硅胶与载体相连。目前，在治理含氰废水时，其复合材料一般采用硅藻土复合材料或膨润土复合材料，而这些复合材料对铜、锌以及氰的吸附能力相对较弱。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种处理含氰废水的二氧化硅/纳米二氧化钛/硅沸石复合材料，实现对含氰废水中氰的有效降解和对重金属离子的有效吸附；本专利技术同时提供其应用。本专利技术所述的处理含氰废水的二氧化硅/纳米二氧化钛/硅沸石复合材料，其制备方法包括以下步骤：(1)硅沸石载体的制备将硅沸石与氢氧化钠溶液混合，加入孔结构调节剂，合成硅沸石凝胶，反应，过滤，洗涤，干燥，焙烧，得到硅沸石载体；(2)二氧化硅/纳米二氧化钛/硅沸石复合材料的制备将硅沸石载体、纳米二氧化钛颗粒混合均匀，压成薄片，焙烧，硅胶浸泡，烘干，得到二氧化硅/纳米二氧化钛/硅沸石复合材料。其中：步骤(1)中，硅沸石与氢氧化钠溶液的质量比为1:2-9；步骤(1)中，在搅拌的条件下加入孔结构调节剂，所述的搅拌温度为50-200℃、搅拌时间为12-36小时；步骤(1)中，所述的孔结构调节剂为AlCl3、FeCl3、二乙烯三胺、乙二胺、二乙胺中的一种或多种，孔结构调节剂用量为1-5g/L。步骤(1)中，在2-4atm的压力条件下反应，反应温度为50-150℃，反应时间为12-36小时；去离子水洗涤3-5次；干燥温度为40-90℃，干燥时间为12-24小时；焙烧温度为400-700℃，焙烧时间为4-8小时。步骤(2)中，纳米二氧化钛颗粒的制备方法如下：将钛酸丁酯、无水乙醇、浓硝酸、改性剂溶于水中，搅拌均匀，得到乳白色液体，蒸干得到纳米二氧化钛颗粒；钛酸丁酯、无水乙醇、浓硝酸、改性剂、水的质量比为15-25:35-45:0.5-2:0.5-1.5:45-75，所述的改性剂为硝酸铈或硝酸镧中的一种或两种。搅拌速度为300-400r/s，搅拌时间为10-30min；蒸干温度为50-80℃。步骤(2)中，硅沸石载体、纳米二氧化钛颗粒的质量比为5-12:40-50；在1-3atm的压力条件下压成薄片，薄片直径为2-6cm，薄片厚度为1-5mm。步骤(2)中，焙烧温度为450-600℃，焙烧时间为4-8小时；硅胶浸泡时间为8-20min；烘干温度为50-80℃。本专利技术所述的处理含氰废水的二氧化硅/纳米二氧化钛/硅沸石复合材料用于含氰废水的处理，包括以下步骤：将二氧化硅/纳米二氧化钛/硅沸石复合材料与含氰废水混合，在疝灯光源照射的情况下震荡，过滤。其中：二氧化硅/纳米二氧化钛/硅沸石复合材料与含氰废水的质量比为1-5:1000；疝灯光源的功率为60-100W；震荡时间为0.5-3小时。相比其他冶炼行业的废水，含氰废水中有害组分复杂，Zn、Cu等重金属离子种类多，另外Zn、Cu等离子与CN-形成的配合物具有较强的稳定性。因此，用于处理含氰废水的材料不仅能催化分解游离的氰、络合的氰，还可以吸附各种重金属离子。但由于含氰废水中重金属离子的含量不同，常见含氰废水中重金属离子含量顺序为Cu>Zn，而一般吸附材料对重金属离子的吸附能力顺序为Zn>Cu，造成金属Cu相对过剩。即使采用增加吸附材料用量的方法来保证各重金属组分吸附达标，也无法实现各重金属组分的同时吸附，从而不能实现吸附材料的吸附功能最大化。本专利技术通过对二氧化硅/纳米二氧化钛/硅沸石复合材料的结构组装改性，将活性基团引入到硅沸石载体上，从而催化分解氰同时选择性吸附重金属以达到同步净化的目的。结构组装改性需要综合考虑以下因素：一是吸附材料对含氰废水中游离氰和络合氰的催化分解能力及分解的程度，二是含氰废水中重金属离子的种类和含量，三是吸附材料的饱和吸附容量、吸附顺序，四是吸附材料催化分解及吸附的协同效应和处理效果的最优化。针对以上因素，对改性试剂进行优化和配置，确保二氧化硅/纳米二氧化钛/硅沸石复合材料的吸附功能最大化。本专利技术的有益效果如下：本专利技术制备的二氧化硅/纳米二氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理含氰废水的二氧化硅/纳米二氧化钛/硅沸石复合材料，其特征在于：其制备方法包括以下步骤：(1)硅沸石载体的制备将硅沸石与氢氧化钠溶液混合，加入孔结构调节剂，合成硅沸石凝胶，反应，过滤，洗涤，干燥，焙烧，得到硅沸石载体；(2)二氧化硅/纳米二氧化钛/硅沸石复合材料的制备将硅沸石载体、纳米二氧化钛颗粒混合均匀，压成薄片，焙烧，硅胶浸泡，烘干，得到二氧化硅/纳米二氧化钛/硅沸石复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种处理含氰废水的二氧化硅/纳米二氧化钛/硅沸石复合材料，其特征在于：其制备方法包括以下步骤：(1)硅沸石载体的制备将硅沸石与氢氧化钠溶液混合，加入孔结构调节剂，合成硅沸石凝胶，反应，过滤，洗涤，干燥，焙烧，得到硅沸石载体；(2)二氧化硅/纳米二氧化钛/硅沸石复合材料的制备将硅沸石载体、纳米二氧化钛颗粒混合均匀，压成薄片，焙烧，硅胶浸泡，烘干，得到二氧化硅/纳米二氧化钛/硅沸石复合材料。2.根据权利要求1所述的处理含氰废水的二氧化硅/纳米二氧化钛/硅沸石复合材料，其特征在于：步骤(1)中，硅沸石与氢氧化钠溶液的质量比为1:2-9；在搅拌的条件下加入孔结构调节剂，所述的搅拌温度为50-200℃、搅拌时间为12-36小时；所述的孔结构调节剂为AlCl3、FeCl3、二乙烯三胺、乙二胺、二乙胺中的一种或多种，孔结构调节剂用量为1-5g/L。3.根据权利要求1所述的处理含氰废水的二氧化硅/纳米二氧化钛/硅沸石复合材料，其特征在于：步骤(1)中，在2-4atm的压力条件下反应，反应温度为50-150℃，反应时间为12-36小时；去离子水洗涤3-5次；干燥温度为40-90℃，干燥时间为12-24小时；焙烧温度为400-700℃，焙烧时间为4-8小时。4.根据权利要求1所述的处理含氰废水的二氧化硅/纳米二氧化钛/硅沸石复合材料，其特征在于：步骤(2)中，纳米二氧化钛颗粒的制备方法如下：将钛酸丁酯、无水乙醇、浓硝酸、改性剂溶于水中，搅拌均匀，得到乳白色液体，蒸干得到纳米二氧化钛颗粒。5.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亚莉，宫本奎，楚玮，李德刚，张仰顺，李瀚，程虎，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37