一种基于煅烧骨磷灰石对重金属离子吸附后的解吸方法技术

本发明专利技术公开一种基于煅烧骨磷灰石对重金属离子吸附后的解吸方法，包括如下步骤：将吸附有重金属离子的骨磷灰石浸泡在浓度为0.001

【技术实现步骤摘要】
一种基于煅烧骨磷灰石对重金属离子吸附后的解吸方法


[0001]本专利技术涉及吸附剂类材料的解吸领域，具体为一种基于煅烧骨磷灰石对重金属离子吸附后 的解吸方法。

技术介绍

[0002]目前，全世界有21亿人在家里没有安全饮用水，重金属(镉，铜，锌，铅，镍等)是对 环境和人类造成问题的重要水污染物。众所周知，接触重金属可能会引起健康问题，包括皮肤 病，出生缺陷和癌症等。处理废水中重金属离子的方法很多，包括化学沉淀法、离子交换法、 吸附法、膜滤法、凝结法、电化学法等。吸附法由于其设计和操作的灵活性、高效性、低成本 等特点而发挥着重要作用，并且还具有可逆性，因此被认为是有效、高效和廉价的吸附剂材料。
[0003]吸附剂是吸附法处理重金属离子废水中应用到的关键材料。目前常用的吸附剂材料主要分 为三类：炭基材料(活性炭、碳纳米管、氧化石墨烯等)、低成本材料(单斜磁黄铁矿、天然 沸石、粘土、高岭土和泥炭等)以及生物质类材料(藻类生物、微生物等)。其中，炭基吸附 剂材料虽然有良好的吸附能力，但成本太高；低成本吸附剂材料虽然成本低，但涉及种类繁多， 不同种类或同种不同批次材料其吸附机理不一定一致，这使得每批次吸附材料处理工艺难以控 制；生物质类材料虽然吸附速度快、成本低，但目前其吸附功能再生是一个尚未解决的难题， 并且研究尚不成熟。
[0004]目前具有吸附再生功能的吸附剂类材料种类少，并且成本高。人工合成羟基磷灰石是具有 吸附能力强、表面修饰性强、吸附工艺控制性好、环境友好等优势的一种颇具应用潜力的新型 吸附剂材料。但由于人工合成的成本过高，不适用于大批量工艺生产应用于污水领域。实际上， 动物骨主要无机成分为羟基磷灰石，若采用煅烧动物骨获得的骨磷灰石代替人工合成的羟基磷 灰石，其具有和人工合成羟基磷灰石的类似的晶体结构和化学成分，将会大大降低材料的生产 成本。需值得注意的是，骨磷灰石和人工合成羟基磷灰石也存在以下两点明显的不同：首先， 人工合成羟基磷灰石的元素比是标准的化学计量比，而骨磷灰石是缺钙磷灰石，钙/磷比不是 标准的化学计量比，比人工合成的羟基磷灰石钙/磷比略低；其次，羟基磷灰石只含有Ca、P、 O和H这四种化学元素，骨磷灰石由于是煅烧骨获得，其成分还有一些其他的杂质元素，比 如Mg，Na、Fe等。因此，骨磷灰石对重金属离子的吸附能力应有差别于人工合成磷灰石。在 申请人前期工作中已经专利技术了一种吸附型骨磷灰石及其制备方法和应用，提出了提升骨磷灰石 对重金属离子吸附能力的改进方法，然而，煅烧骨磷灰石吸收重金属后其循环再生能力比较差， 若不经过有效改性，将意味着这类新型吸附材料使用一次后便被抛弃，将造成浪费。寻求有效 的解吸方法，赋予吸收重金属后煅烧骨磷灰石的高水平循环再生能力，将会进一步提高煅烧骨 磷灰石这类新型吸附材料的使用能效与生产成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于煅烧骨磷灰石对重金属离子吸附后的解吸方法，使得骨磷 灰石能够进行循环再生，解决了现有技术中骨磷灰石吸附后无法进行二次吸附的技术难题。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种基于煅烧骨磷灰石对重金属离子吸附后的解吸方法，包括如下步骤：
[0008]S1，将吸附有重金属离子的骨磷灰石浸泡在浓度为0.001-0.05mol/L的乙二胺四乙酸的水 溶液和饱和磷酸二氢钙的混合溶液中，然后进行震荡解吸附，其中，乙二胺四乙酸的水溶液和 饱和磷酸二氢钙的混合溶液pH＝3-5；
[0009]S2，震荡解吸附完成后，用去离子水对骨磷灰石进行超声清洗，超声清洗结束后，再将骨 磷灰石进行烘干。
[0010]优选的，S1中，震荡解吸附时间为2-4h。
[0011]优选的，S2中，超声清洗时间为5-10min，将超声清洗后的骨磷灰石在40-60℃下烘干2-4 小时。
[0012]优选的，重复S1-S2三至五次。
[0013]优选的，所使用的磷灰石的制备方法如下：
[0014]将动物骨去除髓脂后在双氧水浸泡，之后在NaOH溶液中浸泡，之后在沸水中煮沸，之 后进行煅烧，煅烧温度为600-700℃，保温时间为4-6h，保温结束后得到所述骨磷灰石。
[0015]优选的：双氧水中溶质的体积分数为20vol.％-30vol.％；在双氧水浸泡中的浸泡时间为 24-48h；NaOH溶液中溶质的浓度为2-4g/L，在NaOH溶液中浸泡时间为1-2h；沸水的温度 为95-100℃，煮沸时间为2-4h；
[0016]优选的：煮沸操作时，进行换水煮沸并重复3-5次。
[0017]将煮沸操作得到的动物骨加工成大小为块状，之后在管式炉中进行煅烧。
[0018]块状动物骨的尺寸为10mm
×
10mm
×
5mm。
[0019]优选的：所述重金属离子包括但不限于Cu离子、Zn离子、Pb离子和Cd离子中的至少一 种。
[0020]本专利技术具有以下的有益效果：
[0021]本专利技术基于煅烧骨磷灰石对重金属离子吸附后的解吸方法中，采用的解吸液为浓度为 0.001-0.05mol/L乙二胺四乙酸水溶液和和饱和磷酸二氢钙的混合溶液中(混合溶液pH＝(3-5))， 该混合液浓度低，酸性弱，当重金属离子吸附在骨磷灰石表面上后，乙二胺四乙酸的水溶液可 以溶解羟基磷灰石的官能团和重金属离子形成的化合物，从而具备解吸性能；同时磷酸二氢钙 溶液一方面可以调节乙二胺四乙酸水溶液的pH值，以降低酸性，减少纯的乙二胺四乙酸水溶 液对骨磷灰石腐蚀力度，并且磷酸二氢钙溶液和骨磷灰石的化学元素成分一致，不会引入外来 杂质；另外一方面磷酸二氢钙溶液中的钙离子和磷酸根离子可为溶解的骨磷灰石补充其缺失的 钙离子和磷酸根离子，磷酸根离子还能够和重金属离子生成沉淀，从而能够提高骨磷灰石的循 环再生性能。之后再通过超声清洗能够将骨磷灰石内部吸附的重金属离子有效的洗出，烘干之 后使得骨磷灰石重新具备吸附能力，达到循环再生的目的。同时，乙二胺四乙酸水溶液的浓度 为0.001-0.05mol/L，其解吸液浓度低，用量少，成本低，工艺操作简单、成本低廉、可重复 性高、无污染，适合于大批量的工业
生产。
[0022]进一步的，震荡解吸附时间为2-4h，使解吸液和骨磷灰石充分接触，达到更好地解吸效 果，时间控制在2-4h，避免了骨磷灰石长时间和酸性解吸液接触造成腐蚀和质量损失。
[0023]进一步的，超声清洗时间为5-10min，将超声清洗后的骨磷灰石在40-60℃下烘2-4小时。 5-10min的超声清洗可以洗去附着在骨磷灰石表面的酸性解吸液，40-60℃低温下烘干，温度 适宜，能够避免烘干过程中由于温度对骨磷灰石造成的二次影响。
[0024]进一步的，将动物骨去除髓脂后在双氧水浸泡，之后在NaOH溶液中浸泡，之后在沸水 中煮沸，之后进行煅烧，煅烧温度为600-700℃，保温时间为4-6h，保温结束后得到所述骨磷 灰石。这样煅烧出的骨磷灰石具备与人工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于煅烧骨磷灰石对重金属离子吸附后的解吸方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，将吸附有重金属离子的骨磷灰石浸泡在浓度为0.001-0.05mol/L的乙二胺四乙酸的水溶液和饱和磷酸二氢钙的混合溶液中，然后进行震荡解吸附，其中，乙二胺四乙酸的水溶液和饱和磷酸二氢钙的混合溶液pH＝3-5；S2，震荡解吸附完成后，用去离子水对骨磷灰石进行超声清洗，超声清洗结束后，再将骨磷灰石进行烘干。2.根据权利要求1所述的一种基于煅烧骨磷灰石对重金属离子吸附后的解吸方法，其特征在于，S1中，震荡解吸附时间为2-4h。3.根据权利要求1所述的一种基于煅烧骨磷灰石对重金属离子吸附后的解吸方法，其特征在于，S2中，超声清洗时间为5-10min，将超声清洗后的骨磷灰石在40-60℃下烘干2-4h。4.根据权利要求1所述的一种基于煅烧骨磷灰石对重金属离子吸附后的解吸方法，其特征在于，重复S1-S2三至五次。5.根据权利要求1所述的一种基于煅烧骨磷灰石对重金属离子吸附后的解吸方法，其特征在于，所使用的磷灰石的制备方法如下：将动物骨...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭大刚，张文丽，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：