一种吸附剂及其制备方法和应用、重金属废水处理剂技术

本申请属于吸附剂的技术领域，尤其涉及一种吸附剂及其制备方法和应用、重金属废水处理剂。本申请提供了吸附剂的制备方法，包括如下步骤：步骤1、测定地聚合物中碱性可溶物质、凝胶物质和不溶物质的质量，以及测定凝胶物质的第一硅铝质量比；步骤2、通过硅盐、铝盐和碱剂调节所述地聚合物中的第一硅铝质量比，使得所述凝胶物质的硅铝质量比的范围调整至第二硅铝质量比内，得到混合浆料所述第二硅铝质量比为1～3；步骤3、将所述混合浆料干燥后，制得吸附剂。本申请提供了一种吸附剂及其制备方法，能有效解决现有的采用工业固体废物制备地聚合物吸附剂的方法不具备普适性，采用工业固体废物制备的地聚合物吸附剂的吸附效果不一的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种吸附剂及其制备方法和应用、重金属废水处理剂
本申请属于吸附剂的
，尤其涉及一种吸附剂及其制备方法和应用、重金属废水处理剂。
技术介绍
重金属污染指由重金属或其化合物造成的环境污染，主要来源于采矿、电镀行业等相关工业行业。由于重金属具有难降解性、富集性和剧毒性等，可以通过食物链进入人体并在人体中积累，当他它们在体内积累达到一定的程度之后，将会引起生物重金属中毒对人体的健康造成极大的危害。目前，去除水中的重金属最常用的方法是吸附法。传统的吸附材料包括生物吸附材料(细菌、真菌、藻类等)，天然吸附材料(沸石、硅藻土、高岭土、蒙脱石、木质纤维素等)和人工合成的吸附材料(活性炭、碳纳米管、TiO2、ZrO2等)。活性炭作为吸附材料具有较好的产率和较高的吸附能力，但是其选择性吸附较差，且不容易再生。天然的木质纤维素是一种生物质衍生材料，材料含有多酚类、脂肪羟基和羧基基团，对重金属离子具有较好的吸附容量。但是这种材料难以回收，且吸附过程中会产生许多有机物，限制了其应用。近年来，科学家发现地聚合物是硅铝酸盐在碱性条件下发生溶解、缩聚等过程形成的具有三维网状结构的无定形材料，地聚合物具有大的比表面积和丰富的孔隙率，可以在吸附过程中提供大量的活性位点，因此利用地聚合物作为废水处理的吸附剂成了一个新的研究领域。目前科学家研发了采用工业固体废物制备地聚合物吸附剂，采用工业固体废物制备地聚合物吸附剂具有吸附作用，且其制备过程对环境友好而且可以很好地被回收再利用，是一种可持续发展的绿色环保材料。目前制备出来的地聚合物除了有效的吸附成分外，还含有大量的不具备吸附作用的碱性溶解物质以及其他不溶物。但是，由于原料之间的性质差异较大，导致现在采用工业固体废物制备地聚合物吸附剂的方法不具备普适性，采用工业固体废物制备的地聚合物吸附剂的吸附性能差异较大，限制其应用范围。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供了一种吸附剂及其制备方法、重金属废水处理剂，能有效解决现有的采用工业固体废物制备地聚合物吸附剂的方法不具备普适性，采用工业固体废物制备的地聚合物吸附剂的吸附效果不一的技术问题。本申请第一方面提供了吸附剂的制备方法，包括如下步骤：步骤1、测定地聚合物中碱性可溶物质、凝胶物质和不溶物质的质量，以及测定所述凝胶物质的第一硅铝摩尔比；步骤2、通过硅盐、铝盐和碱剂调节所述地聚合物中的第一硅铝摩尔比，使得所述凝胶物质的硅铝摩尔比的范围调整至第二硅铝摩尔比内，得到混合浆料；所述第二硅铝摩尔比为1～3；步骤3、将所述混合浆料干燥后，制得吸附剂。优选的，所述第二硅铝摩尔比为2～3，更优选的，所述第二硅铝摩尔比为2.5。作为优选，步骤1中，采用选择性化学溶解法测定所述地聚合物中碱性可溶物质、凝胶物质和不溶物质的质量；采用X射线荧光光谱法或者能量色散X射线光谱测定所述凝胶物质的第一硅铝质量比，通过所述凝胶物质的第一硅铝质量比分析得到所述凝胶物质的第一硅铝摩尔比。具体的，根据硅和铝的分子量分析得到所述凝胶物质的第一硅铝摩尔比。作为优选，步骤1中，测定所述地聚合物中碱性可溶物质的方法包括：步骤一、将预置质量的所述地聚合物溶解在水中，得到第一混合物，然后将所述第一混合物的pH值调节至中性后，通过固液分离，得到含有凝胶物质和不溶物质的第二混合物，将所述第二混合物烘干，称重后，计算得到所述地聚合物中碱性可溶物质的质量；步骤二、将预置质量的第二混合物溶解在酸性溶液中，通过固液分离，得到不溶物质，将所述不溶物质烘干，称重后，计算得到所述地聚合物中不溶物质和凝胶物质的质量。作为优选，步骤1中，所述地聚合物的制备方法为：将铝硅质材料煅烧后，得到第一原料，所述铝硅质材料选自粘土、工业废渣和矿渣中的一种或多种；将所述第一原料和碱液混合，干燥后制得地聚合物。具体的，本申请的地质聚合物的制备方法包括以下步骤：(1)先按照重量份计准备原料：煤矸石35-40份、氢氧化钠为5-10份、水20-25份；(2)将煤矸石在700℃下煅烧3h后，冷却至室温，将其进行研磨并通过100目筛；(3)将氢氧化钠、水、煤矸石用磁力搅拌器混合均匀后注入模具中，在65℃的烘箱中干燥24h，制备得到地聚合物块状物，再经过粉碎、过100目筛得到待测量的地聚合物。作为优选，步骤1中，测定所述凝胶物质的第一硅铝质量比的方法包括：步骤A、采用X射线荧光光谱法或能量色散X射线光谱法测定所述铝硅质材料中的硅铝质量比；步骤B、采用X射线荧光光谱法或能量色散X射线光谱法测定烘干后所述第二混合物中的硅铝质量比；步骤C、采用X射线荧光光谱法或能量色散X射线光谱法测定烘干后所述不溶物质中的硅铝质量比，然后，计算得到所述凝胶物质的第一硅铝质量比。作为优选，所述碱液选自氢氧化钠的水溶液或/和氢氧化钾的水溶液。作为优选，步骤2中，所述硅盐选自水玻璃或/和偏硅酸钾；所述铝盐选自偏铝酸钠或/和铝粉；所述碱剂选自氢氧化钠或/和氢氧化钾中的一种或多种。具体的，本申请吸附剂的制备方法操作简单，制备时间短，只需要24h即可制备得到吸附剂，而目前吸附剂地聚合物的制备时间均为7～24天。具体的，本申请的吸附剂制备方法包括：1、采用选择性溶解法定量测出碱性可溶物质、凝胶物质和不溶物质的质量，并通过XRF分析吸附剂中凝胶物质第一硅铝比：①测定碱性可溶物质的质量：采用X射线荧光光谱(XRF)分析地聚合物的硅铝质量比；称量预置的地聚合物放置去离子水中，将地聚合物中多余的碱性物质溶出，用盐酸调节pH至中性后，通过离心机进行固液分离，将剩余的地聚合物在烘箱中烘干后，进行称量得出碱性可溶物质的含量，以及X射线荧光光谱(XRF)分析剩余的地聚合物的硅铝质量比；②测定凝胶物质和不溶物质的质量：将剩余的地聚合物中取出1g，放置在36％盐酸配置的酸性溶液中，使地聚合物中的凝胶部分溶解在酸性溶液里，磁力搅拌30分钟后，使用离心机进行固液分离，将剩余的不可溶的杂质放置在烘箱中干燥后，进行称量得到凝胶物质和不溶物质的质量，以及采用X射线荧光光谱(XRF)分析不溶物质中的硅铝质量比，然后，计算和分析得到地聚合物的凝胶物质的第一硅铝摩尔比；2、将过氢氧化钠和水玻璃、偏铝酸钠混合后进行超声处理10min后得到碱激活剂，根据地聚合物的凝胶物质的第一硅铝摩尔比，对地聚合物的凝胶物质的硅铝摩尔比进行调节，得到地聚合物浆料，地聚合物浆料中凝胶物质的硅铝摩尔比为1～3；然后，将地聚合物浆料注入模具中，在65℃的烘箱中干燥24h，制备得到地聚合物块状物，再经过粉碎、过100目筛得到吸附剂。更优选的，步骤3中，将所述混合浆料注入模具中，在65℃的烘箱中干燥24h，制备得到块状物，再经过粉碎、过100目筛干燥后，制得吸附剂。本申请第二方面提供了一种吸附剂，包括所述制备方法制得的吸附剂。本申请第三方面提供了制备方法制得的吸附剂或所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1、测定地聚合物中碱性可溶物质、凝胶物质和不溶物质的质量，以及测定所述凝胶物质的第一硅铝摩尔比；/n步骤2、通过硅盐、铝盐和碱剂调节所述地聚合物中的第一硅铝摩尔比，使得所述凝胶物质的硅铝摩尔比的范围调整至第二硅铝摩尔比内，得到混合浆料；所述第二硅铝摩尔比为1～3；/n步骤3、将所述混合浆料干燥后，制得吸附剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、测定地聚合物中碱性可溶物质、凝胶物质和不溶物质的质量，以及测定所述凝胶物质的第一硅铝摩尔比；
步骤2、通过硅盐、铝盐和碱剂调节所述地聚合物中的第一硅铝摩尔比，使得所述凝胶物质的硅铝摩尔比的范围调整至第二硅铝摩尔比内，得到混合浆料；所述第二硅铝摩尔比为1～3；
步骤3、将所述混合浆料干燥后，制得吸附剂。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，采用选择性化学溶解法测定所述地聚合物中碱性可溶物质、凝胶物质和不溶物质的质量；采用X射线荧光光谱法或者能量色散X射线光谱测定所述凝胶物质的第一硅铝质量比，通过所述凝胶物质的第一硅铝质量比分析得到所述凝胶物质的第一硅铝摩尔比。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
步骤1中，测定所述地聚合物中碱性可溶物质的方法包括：
步骤一、将预置质量的所述地聚合物溶解在水中，得到第一混合物，然后将所述第一混合物的pH值调节至中性后，通过固液分离，得到含有凝胶物质和不溶物质的第二混合物，将所述第二混合物烘干，称重后，计算得到所述地聚合物中碱性可溶物质的质量；
步骤二、将预置质量的第二混合物溶解在酸性溶液中，通过固液分离，得到不溶物质，将所述不溶物质烘干，称重后，计算得到所述地聚合物中不溶物质和凝胶物质的质量。


4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述地聚合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋卫锋，王超，孙梦格，钟永铿，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44