【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于废水处理领域，尤其涉及一种吸附剂及其制备方法、应用。
技术介绍
1、高氯酸盐是一种新型的持久性污染物，主要产生于军工、烟花、鞭炮、纺织印染、电镀、橡胶、油漆等行业。高氯酸盐为正四面体结构，其具有分子量小、溶解性好、扩散速度快、残留时间长、水中极稳定、不挥发、氧化性极难激活等特点，极易污染水源，危害人类健康。《生活饮用水卫生标准》(gb 5749-2022)新增了高氯酸盐指标，明确了饮用水中的高氯酸盐标准限值为0.07mg/l，首次从国家层面对高氯酸盐污染物提出了管控要求。
2、目前，对于高氯酸盐去除的研究主要集中在离子交换法、吸附法、膜过滤、微生物法、化学还原法。其中，离子交换法工艺还不成熟，废树脂再生和浓盐水的处理处置较为困难；膜过滤处理投资和运行成本高昂，操作条件复杂苛刻，难以工业化应用；微生物法对于还原菌的筛选较为困难，废水处理耗时较长，处理效果不稳定；化学还原法需要较高的反应活化能，clo4-为四面体型结构，虽然氯的化合态为+7价，但氧化性极难激活，需使用催化剂促进反应过程，催化还原反应条件较为苛刻，催化剂的制备成本较高，而且存在二次污染的风险。相比于上述方法，吸附法具有工艺成熟、成本低等优势，但针对较高浓度高氯酸盐废水(高氯酸根含量＞500mg/l)，传统吸附法采用的吸附剂的吸附容量小、吸附反应效率低，且传统吸附法采用的吸附剂无专一性，吸附过程易受其他离子的干扰，满足不了较高浓度高氯酸盐废水处理的要求。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术
2、一种用于处理高氯酸盐废水的高效靶向吸附剂，包括具有多孔结构的甲壳生物质基体，所述甲壳生物质基体的表面以及孔隙结构中负载有改性材料，所述改性材料主要由铝源、铁源、固体碱、激发剂混合反应制备得到。
3、上述高效靶向吸附剂中，优选的，所述铝源包括硫酸铝和/或氯化铝，所述铁源包括硫酸铁和/或氯化铁，所述固体碱包括固体氢氧化钠、固体氢氧化钙和固体氢氧化钾中的一种或多种，所述激发剂包括dl-蛋氨酸甲基氯化锍、胱胺硫酸盐、三苯基锍六氟磷酸盐和三甲基四氟硼酸锍中的一种或多种。上述铝源、铁源、固体碱、激发剂反应会生成胶凝性的材料，改变甲壳生物质表面特性及结构，在甲壳生物质上形成特定的官能团，形成一类多孔多官能团的结构，进一步提高吸附剂的吸附能力、吸附选择性和稳定性。
4、作为一个总的技术构思，本专利技术还提供一种上述的高效靶向吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
5、(1)将甲壳生物质进行洗涤、焙烧、粉碎，然后进行酸处理，得到预处理甲壳生物质；
6、(2)将步骤(1)中得到的预处理甲壳生物质与铝源、铁源、固体碱、激发剂混合，形成膏体状，并熟化处理，得到熟化膏体；
7、(3)将步骤(2)中得到的熟化膏体进行洗涤、干燥、粉碎，即得到所述高效靶向吸附剂。
8、上述制备方法中，优选的，酸处理包括以下步骤：将粉碎后的甲壳生物质缓慢加入酸溶液中，边加边搅拌，得到浆状混合物，再将所述浆状混合物置于密闭压力反应釜中进行恒温恒压水热反应。
9、上述制备方法中，优选的，所述酸溶液包括柠檬酸、草酸和酒石酸中的一种或多种，酸溶液的浓度≤0.02mol/l，控制搅拌强度为80-120r/min，浆状混合物的ph值为5.5-6.5，恒温恒压水热反应的压力为1.0-1.5mpa，温度为120-150℃，时间为3-5h。本专利技术加入低浓度的酸处理，对材料进行缓慢侵蚀，而不会破坏整体的结构。同时，采用上述工艺条件的恒温恒压水热反应能够改善孔道结构，使孔道结构在形成过程中受到高压及高温的相对统一作用，孔道形成速度迅速，从而使孔道相对均匀。
10、上述制备方法中，优选的，所述预处理甲壳生物质、铝源、铁源、固体碱和激发剂的质量比为100：(5-10)：(6-12)：(2-5)：(1.5-2.5)。上述预处理甲壳生物质、铝源、铁源、固体碱和激发剂的用量需要合理控制，以使主体材料甲壳生物质载体与一定的铝铁源结合，并在少量的固体碱和激发剂的活化激发作用下，形成相应的吸附剂前驱体。
11、上述制备方法中，优选的，熟化处理时控制膏体状的含水率为45％-65％(质量含水率)，熟化时间为36-48h，在常温常压下进行。
12、上述制备方法中，优选的，将甲壳生物质进行洗涤、焙烧、粉碎为首先将甲壳生物质进行水洗，洗去附着的杂质，然后进行焙烧，再将甲壳生物质粉碎至20-60目，焙烧时控制温度为150-200℃，时间为1-2h；所述甲壳生物质为海洋贝类生物质，包括天然海螺壳、扇贝壳、兰贝壳、彩贝壳等。通过上述焙烧处理，主要是为了使水洗后的材料内部结晶水分子快速蒸发，稳定表面结构及官能团，并使材料晶格发生畸变产生空隙，使比表面积增大。
13、上述制备方法中，优选的，将步骤(3)中得到的熟化膏体进行洗涤、干燥、粉碎为首先将熟化膏体进行水洗，然后干燥，再破碎至80-120目，水洗时控制液固比为(2-3)：1，并洗涤3-5次，干燥时干燥温度为80-100℃。
14、作为一个总的技术构思，本专利技术还提供一种上述的用于处理高氯酸盐废水的高效靶向吸附剂在高氯酸盐废水吸附中的应用。具体使用时，将高效靶向吸附剂按照一定的添加量加入高氯酸盐废水中，控制高氯酸盐废水的ph值为2.5-12.0，总盐度≤6％，搅拌强度为60-120r/min，反应5-30min，固液分离。高氯酸盐废水可取自烟花厂沉淀池上清液，高氯酸根浓度为500-2000mg/l；盐分组分主要为氯化钠、硫酸钠、氯化钾、硫酸钾等；高效靶向吸附剂与高氯酸盐废水的质量比为(1-4)：1000。
15、本专利技术首先利用酸在高压水热环境下，侵蚀甲壳生物质表面，形成多孔结构，优化了孔道结构，增大了比表面积，提高吸附能力，同时在甲壳类生物质中引入铝源、铁源形成了可以活化的系统，铝铁源与甲壳生物质充分混合，在活性组分固体碱与激发剂的活化激发作用下，产生具有胶凝性的材料，改变了其表面特性及结构，在材料上形成特定的官能团，形成一类多孔多官能团的结构，进一步提高吸附能力、吸附选择性和稳定性。具体的，甲壳类生物质通过处理形成多孔结构，具有较大的比表面积，吸附能力增强，同时在甲壳类生物质中加入了铝、铁、固体碱及激发剂，引入了铁铝羟基化合物(如al-oh、α-feooh和β-feooh)、硫醚、羟基等官能团，并在表面生成其他复杂的官能团，稳定负载在表面及孔隙表面，增加与污染物亲和力，进一步提高吸附力。同时，甲壳生物质分子结构中的oh2+正电荷，易和高氯酸根离子发生静电结合，并且引入硫醚基团与羟基官能团负载在材料上，硫醚基团易质子化形成阳离子，使吸附剂表面具有较高的正电荷密度，能够强烈吸附带负电荷的高氯酸根离子，通过各种因素的影响，吸附剂与高氯酸根本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于处理高氯酸盐废水的高效靶向吸附剂，其特征在于，包括具有多孔结构的甲壳生物质基体，所述甲壳生物质基体的表面以及孔隙结构中负载有改性材料，所述改性材料主要由铝源、铁源、固体碱、激发剂混合反应制备得到。
2.根据权利要求1所述的高效靶向吸附剂，其特征在于，所述铝源包括硫酸铝和/或氯化铝，所述铁源包括硫酸铁和/或氯化铁，所述固体碱包括固体氢氧化钠、固体氢氧化钙和固体氢氧化钾中的一种或多种，所述激发剂包括DL-蛋氨酸甲基氯化锍、胱胺硫酸盐、三苯基锍六氟磷酸盐和三甲基四氟硼酸锍中的一种或多种。
3.一种如权利要求1或2中所述的高效靶向吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，酸处理包括以下步骤：将粉碎后的甲壳生物质缓慢加入酸溶液中，边加边搅拌，得到浆状混合物，再将所述浆状混合物置于密闭压力反应釜中进行恒温恒压水热反应。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述酸溶液包括柠檬酸、草酸和酒石酸中的一种或多种，酸溶液的浓度≤0.02mol/L，控制搅拌强度为80-120r/min
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述预处理甲壳生物质、铝源、铁源、固体碱和激发剂的质量比为100：(5-10)：(6-12)：(2-5)：(1.5-2.5)。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，熟化处理时控制膏体状的含水率为45-65％，熟化时间为36-48h。
8.根据权利要求3-7中任一项所述的制备方法，其特征在于，将甲壳生物质进行洗涤、焙烧、粉碎为首先将甲壳生物质进行水洗，洗去附着的杂质，然后进行焙烧，再将甲壳生物质粉碎至20-60目，焙烧时控制温度为150-200℃，时间为1-2h；所述甲壳生物质为海洋贝类生物质。
9.根据权利要求3-7中任一项所述的制备方法，其特征在于，将步骤(3)中得到的熟化膏体进行洗涤、干燥、粉碎为首先将熟化膏体进行水洗，然后干燥，再破碎至80-120目，水洗时控制液固比为(2-3)：1，并洗涤3-5次，干燥时干燥温度为80-100℃。
10.一种权利要求1或2中所述的高效靶向吸附剂或权利要求3-9中任一项所述的制备方法制备得到的高效靶向吸附剂在高氯酸盐废水吸附中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种用于处理高氯酸盐废水的高效靶向吸附剂，其特征在于，包括具有多孔结构的甲壳生物质基体，所述甲壳生物质基体的表面以及孔隙结构中负载有改性材料，所述改性材料主要由铝源、铁源、固体碱、激发剂混合反应制备得到。
2.根据权利要求1所述的高效靶向吸附剂，其特征在于，所述铝源包括硫酸铝和/或氯化铝，所述铁源包括硫酸铁和/或氯化铁，所述固体碱包括固体氢氧化钠、固体氢氧化钙和固体氢氧化钾中的一种或多种，所述激发剂包括dl-蛋氨酸甲基氯化锍、胱胺硫酸盐、三苯基锍六氟磷酸盐和三甲基四氟硼酸锍中的一种或多种。
3.一种如权利要求1或2中所述的高效靶向吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，酸处理包括以下步骤：将粉碎后的甲壳生物质缓慢加入酸溶液中，边加边搅拌，得到浆状混合物，再将所述浆状混合物置于密闭压力反应釜中进行恒温恒压水热反应。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述酸溶液包括柠檬酸、草酸和酒石酸中的一种或多种，酸溶液的浓度≤0.02mol/l，控制搅拌强度为80-120r/min，浆状混合物的ph值为5.5-6.5，恒温恒压水热反应的压力为1.0...
【专利技术属性】
技术研发人员：李义伟，曾娟，李立，钱子妍，刘孟，张玉凤，
申请(专利权)人：长沙矿冶研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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