一种三元掺杂高分子捕集剂及其柱撑粘土的制备与应用制造技术

一种三元掺杂高分子捕集剂及其柱撑粘土的制备与应用属于材料制备、含有重金属的废水治理技术领域。本发明专利技术公开了一种三元掺杂无机高分子重金属捕集絮凝剂及其柱撑粘土的制备方法。该方法以铝、镁、锌盐为原料，优化组合，将三种盐类按一定的浓度和比例放在锥形瓶内，调整合适的碱化度，控制反应温度、时间，在磁力搅拌器一定转速下搅拌聚合，熟化后得到三元掺杂无机高分子絮凝剂。为了提高无机絮凝剂除重金属的效率，以在最佳条件下制备的锌镁铝絮凝剂为柱撑剂，柱撑提纯粘土，得到锌镁铝柱撑粘土。用其处理脱硫废水，投药量少，对重金属的去除效果好，反应吸附时间短，分离效果良好。说明其不仅是一种优良的重金属捕集剂，也是一种高效絮凝剂。

【技术实现步骤摘要】
一种三元掺杂高分子捕集剂及其柱撑粘土的制备与应用
：本专利技术属于材料制备、含有重金属的废水治理
，具体为一种三元掺杂无机高分子重金属捕集絮凝剂及其柱撑粘土的制备与应用。
技术介绍
以无机高分子絮凝剂为基础，运用物理或化学的手段将两种或大于两种的无机高分子絮凝剂制备合成一种无机-无机复合高分子絮凝剂。铝盐和铁盐及它们的聚合物是比较传统的无机高分子絮凝剂，除此之外，人们还合成了例如聚丙烯酰胺及其衍生物等高分子絮凝剂，这些在水处理方面已经被广泛的应用了。为了改变单一絮凝剂用量大、絮凝效果较差等缺点，很多学者用化学手段结合聚合铝盐、铁盐和硅酸盐，目前已经研究的有聚合硅酸氯化铝铁、聚合硅酸氯化铝、聚合硅酸铁、聚合硅酸硫酸铁、聚合硅酸氯化铁、聚合硅酸硫酸铝铁[36-37]等。这些复合无机高分子絮凝剂相对于单一的絮凝剂而言，在用量上有所减少，絮凝能力有所提升。实验研究的结果表明，在处理废水过程中，复合高分子絮凝剂在脱色和除浊上表现良好。通过这些研究可以发现，无机-无机复合絮凝剂在迅速的发展并且已经有了不少的研究成果。但是，在使用铁盐时会造成含硫量过多，导致污水不好处理，因此适用范围不广。由于铝盐中氯离子不水合，可以透过聚合物，很活泼会使胶体颗粒不稳定，致使其投加量很大。因此，无机复合絮凝剂在处理废水的效果、絮凝的速度等方面依然存在很多问题。而且处理火电厂脱硫废水时，现有的絮凝剂投加量较大，且需严格控制碱性pH值，出水含盐量仍比较大，一些金属离子尚不能达到出水要求，工作量和成本都比较高。因此需要研究新型的絮凝剂来处理脱硫废水，使在投加量较小、较广的pH下能同时去除脱硫废水中的悬浮物和重金属离子。
技术实现思路
鉴于以上现状，本研究选择制备一种适合处理火电厂脱硫废水的三元掺杂无机高分子捕集絮凝剂，同时具有捕集重金属离子和絮凝功能。以铝、镁、锌盐为原料，优化组合，将三种盐类按一定的浓度和比例放在锥形瓶内，调整合适的碱化度，控制反应温度、时间，在磁力搅拌器一定转速下搅拌聚合，熟化后得到无机混凝剂。为了提高无机混凝剂除重金属的效率，以在最佳条件下制备的锌镁铝混凝剂为柱撑剂，柱撑提纯粘土。本专利技术按照如下步骤制备锌镁铝捕集剂及其柱撑粘土：(1)用移液管分别移取一定比例的氯化锌、硫酸铝溶液、氯化镁溶液，缓慢滴入干燥的锥形瓶中，在锥形瓶中放入磁力转子，将锥形瓶置于磁力搅拌器上，用滴定管缓慢地滴加碱溶液，滴完后搅拌12h，合成无机高分子絮凝剂。(2)粘土提纯：称取一定量的粘土，加入分散剂，放在磁力搅拌器上搅拌，之后静置。提取上部悬浮液，进行离心分离。将离心后的粘土放入烘箱中烘干，将其研磨后即得到高纯度的粘土粉末。(3)称取一定量粘土配制成粘土浆液，控制水浴锅的温度，使柱撑离子和粘土的质量比固定，逐滴地向搅拌着地粘土浆液中加入锌镁铝柱撑剂。保持温度不变，滴加完后再不断搅拌，接着将上述混合液体放在水浴锅中陈化。陈化后的粘土离心后烘干，研磨。将烘干后的粘土放到坩埚中，在马弗炉中煅烧，制得锌镁铝柱撑粘土。用制备的锌镁铝柱撑粘土处理废水，发现对铜离子和铬离子的去除效率可达98.4％和71.2％，反应吸附时间30min时吸附基本达饱和。经过4h的沉降后，添加柱撑剂废水的浊度可达5.2NTU，分离效果良好。说明本专利技术中制备的锌镁铝捕集剂及其柱撑粘土，不仅是一种重金属捕集剂，也是一种絮凝剂。进一步地，步骤(1)中锌铝比为0～3∶1～5，镁与锌铝比为0.1～1.5∶1；进一步地，步骤(1)中滴加的碱溶液为氢氧化钠或氢氧化钙中的一种；进一步地，步骤(1)中碱溶液的滴加量为碱化度达到1.6～2.4；进一步地，步骤(1)中根据锌的用量不同，可制成锌镁铝和镁铝絮凝剂中的一种。附图说明附图1为实施方式二中制备的锌镁铝柱撑粘土的BET吸附等温线。附图2为实施方式二中制备的镁铝柱撑粘土的BET吸附等温线。附图3为实施方式二中采用的提纯土的BET吸附等温线。具体实施方式下面结合具体实施例和附图对本专利技术做进一步说明，可以使本专利技术的内容变得更为清晰和容易理解，但不能解释为对本专利技术的限制。该领域的技术熟练人员根据上述本
技术实现思路
对本专利技术所做的一些非本质的改进和调整，都不能脱离于本专利技术的保护范畴。具体实施方式一：本专利技术根据实验结果得出如下最优条件制备锌镁铝无机高分子絮凝剂：配置浓度为0.5mol/L的硫酸铝溶液，浓度为1.0mol/L的氯化锌溶液，浓度为1.5mol/L的氯化镁溶液，按照锌铝比为3∶5，镁与锌铝的比为0.3∶1的比例，用移液管分别移取氯化锌、硫酸铝溶液、氯化镁溶液缓慢滴入干燥的锥形瓶中，在锥形瓶中放入磁力转子，将锥形瓶置于磁力搅拌器上，用滴定管缓慢地滴加碱溶液使碱化度为2.0，滴完后搅拌12h，制成锌镁铝絮凝剂。具体实施方式二：本专利技术按照如下步骤制备锌镁铝柱撑粘土：1.粘土提纯称取50g过200目筛的粘土，加入150mL0.2％的六磷酸偏钠分散剂，放在磁力搅拌器上剧烈搅拌1小时，之后静置1小时。提取上部悬浮液，在4000r/min转速下进行离心分离10min。将离心后的粘土放入烘箱中，于70℃下烘干，将其研磨后即得到高纯度的粘土粉末。2.锌镁铝柱撑剂的制备按照具体实施方式一制备锌镁铝柱撑剂。3.锌镁铝柱撑粘土的制备土浓度过高会增加柱撑的难度，因此，称取6.0g粘土配制成3％的粘土浆液，控制水浴锅的温度在60℃，使柱撑离子和粘土的质量比为8∶100，逐滴地向搅拌着地粘土浆液中加入锌镁铝柱撑剂。保持温度不变，滴加完后再不断搅拌2h，接着将上述混合液体放在60℃的水浴锅中陈化24h。陈化后的粘土离心后于75℃烘干，研磨。将烘干后的粘土放到坩埚中，在马弗炉中升温到500℃煅烧2h，制得柱撑粘土。具体实施方式三：对具体实施方式二中制备的镁铝柱撑粘土和锌镁铝柱撑粘土做了BET表征，如附图和表1。表1不同柱撑粘土BET分析由附图和表1可以看出，经聚离子柱化后的吸附等温线变化比较明显。柱撑之前河北粘土的比表面积为15.69m2/g，用二元的无机盐离子柱撑后比表面积增大到21.68m2/g，经锌镁铝柱撑后的比表面积增大到36.41m2/g。说明二元和三元无机盐离子通过柱撑都能增大粘土的比表面积，但是由于三元絮凝剂中含有的无机盐离子种类较多，活性强，能更大程度地增大粘土的层间距，使孔更多。粘土经柱撑后成其孔径分布较均匀，比柱撑之前孔径有所减少，均小于7nm，这说明柱撑后的粘土在其层间形成了较为均一的层间结构。这证明了经柱撑后的粘土其层间结构发生改变，对Cu(II)的吸附能力大大提高，并且锌镁铝柱撑粘土的性能要优于镁铝柱撑粘土。具体实施方式四：在具体实施方式一中最优制备条件的确定1.锌铝比的确定：制备混凝剂时，改变中锌铝摩尔比，控制其他量不变，镁与锌铝的比选取0.3∶1，碱化度选取2.0，硫酸铝溶液、氯化镁溶液、氯化锌溶液、氢氧化钠溶液浓度选用0.5mol/L。用移液管分别移取一定量氯化锌、硫酸铝溶液、氯化镁溶液缓慢滴入干燥的锥形瓶中，在锥形瓶中放入磁力转子，将锥形瓶置于磁力搅拌器上，用酸式滴定管缓慢地滴加NaOH溶液，滴完后搅拌12h。实验结果如表2。表2锌铝比对无机混凝剂去除六价铬离子的影响从表2中可以看出改变锌铝比对无机混凝剂去除六价铬离子的影响较大，当锌铝摩尔分本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术制备三元掺杂无机高分子重金属捕集絮凝剂及其柱撑粘土，其特征在于，包括如下步骤：(1)用移液管分别移取一定比例的氯化锌、硫酸铝溶液、氯化镁溶液，缓慢滴入干燥的锥形瓶中，在锥形瓶中放入磁力转子，将锥形瓶置于磁力搅拌器上，用滴定管缓慢地滴加碱溶液，滴完后搅拌12h，合成无机高分子絮凝剂。(2)粘土提纯：称取一定量的粘土，加入分散剂，放在磁力搅拌器上搅拌，之后静置。提取上部悬浮液，进行离心分离。将离心后的粘土放入烘箱中烘干，将其研磨后即得到高纯度的粘土粉末。(3)称取一定量粘土配制成粘土浆液，控制水浴锅的温度，使柱撑离子和粘土的质量比固定，逐滴地向搅拌着地粘土浆液中加入锌镁铝柱撑剂。保持温度不变，滴加完后再不断搅拌，接着将上述混合液体放在水浴锅中陈化。陈化后的粘土离心后烘干，研磨。将烘干后的粘土放到坩埚中，在马弗炉中煅烧，制得锌镁铝柱撑粘土。

【技术特征摘要】
1.本发明制备三元掺杂无机高分子重金属捕集絮凝剂及其柱撑粘土，其特征在于，包括如下步骤：(1)用移液管分别移取一定比例的氯化锌、硫酸铝溶液、氯化镁溶液，缓慢滴入干燥的锥形瓶中，在锥形瓶中放入磁力转子，将锥形瓶置于磁力搅拌器上，用滴定管缓慢地滴加碱溶液，滴完后搅拌12h，合成无机高分子絮凝剂。(2)粘土提纯：称取一定量的粘土，加入分散剂，放在磁力搅拌器上搅拌，之后静置。提取上部悬浮液，进行离心分离。将离心后的粘土放入烘箱中烘干，将其研磨后即得到高纯度的粘土粉末。(3)称取一定量粘土配制成粘土浆液，控制水浴锅的温度，使柱撑离子和粘土的质量比固定，逐滴地向搅拌着地粘土浆液中加入锌镁铝柱撑剂。保持温度不变，滴加完后再不断搅拌，接着将上述混合液体放在水浴锅中陈化。陈化后的粘土离心后烘干，研磨。将烘干后的粘土...

【专利技术属性】
技术研发人员：张敬红，王淑勤，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北,13