一种应用于废水除汞的吸附材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于污水处理材料技术领域，具体涉及一种应用于废水除汞的吸附材料及其制备方法与应用。本发明专利技术所述应用于废水除汞的吸附材料，通过制备层间结构可调控的水滑石和聚吡咯改性的蒙脱土为原料，并通过对蒙脱土进行酸化、钠化和三氯化铁插层处理以及采用聚吡咯对插层蒙脱土进行改性处理，形成立体多层次空间位阻，提高了改性过程的交换容量；进而通过对水滑石和改性蒙脱土进行复合键合插层的方式，进一步形成具有空间构域效应的多羟基层状结构复合材料，随后利用该材料特有的多羟基层状结构进行巯基改性，制得可应用于吸附含汞废水中的Hg

【技术实现步骤摘要】
一种应用于废水除汞的吸附材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于污水处理材料
，具体涉及一种应用于废水除汞的吸附材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]汞俗称水银由于具有剧毒、可生物富集、易挥发、易迁移易转化、难生物降解等特性而受到广泛关注，汞可以在生物体内积累，很容易被皮肤以及呼吸道和消化道吸收，被列为全球性污染物。当前，中国对含汞废水的排放标准要求出水中汞浓度不高于5μg/L。因此，如何有效去除废水中含有的汞元素是污水及废水处理领域面临的一个难题。现有技术中传统的汞处理工艺包括化学沉淀法、活性炭吸附法、离子交换法、电解法等，但上述方法处理含汞废水存在难度较大或工艺复杂的缺陷，不适宜于含汞废水处理工艺的要求。
[0003]吸附法作为一种公认的、经济而又有效的废水处理方法，由于其工艺简单、效果稳定，而且不产生二次污染，近年来在含汞废水处理领域受到广泛关注。但是，这种方法对含汞废水的处理效果主要依赖于吸附剂材料的性能，可以说，吸附法对汞的处理效果很大程度上取决于吸附材料的性能。通常情况下，吸附材料性能的优劣，除了要考察吸附材料的除汞效率，还要考察材料的吸附容量和再生后吸附效果。当前，国家对于部分行业外排废水要求汞浓度不高于5μg/L，但多数市售的常规汞吸附剂只可以将废水中的汞浓度降低至0.05mg/L左右，这就要求开发新型的汞吸附材料对含汞废水中的汞进行深度处理。目前，市场上销售的可用于含汞废水处理的吸附材料主要是颗粒状或柱状的活性炭和球形的含巯基官能团的吸附除汞树脂。其中，活性炭类吸附剂对汞及其化合物的吸附主要靠的是物理吸附作用，其吸附性能相对较差，只适合用于处理成分单一且浓度较低的含汞废水；而含巯基官能团的吸附除汞树脂对汞及其化合物的吸附性能较好，去除效率也较高，但其价格却较为昂贵，导致企业废水处理的成本较高，严重影响企业效益。
[0004]如中国专利CN109092243A公开了一种用于酸性废水中除汞的硫改性水滑石吸附剂，该吸附剂以具有层状双金属氢氧化物为特征的水滑石类材料为载体，以多种含硫化合物为活性组分，利用离子交换的方法，使含硫阴离子基团对载体的层间阴离子进行插层处理，构建得到一种高效的除汞吸附剂材料。其中，活性组分占载体质量的1％-5％，活性组分为硫离子或纳米硫簇基团，包括S
2-、[SnS4]4-、[MoS4]2-。但该方案涉及的吸附材料仅适用于处理pH值1-5、汞离子浓度为10-1000mg/L的含汞废水，吸附出水中汞含量也不能稳定低于5μg/L，尤其是该吸附材料再生后的重复使用效果较差。
[0005]又如中国专利CN109529781A公开了一种污水除汞用石英砂改性负载巯基材料，该石英砂改性负载巯基基材料由石英砂和官能团巯基复合组成，所述石英砂先利用盐酸和乙醇溶液进行改性，然后通过乙酸酚和硫酸为助溶剂与巯基乙酸进行反应，将所述官能团巯基负载到所述石英砂表面。该石英砂改性负载巯基材料对目标污染物的饱和吸附量能达到85％以上，对污水厂尾水汞的浓度降低效果明显，但该吸附材料的吸附容量却略低，而且再生后重复使用效果不理想。
[0006]可见，开发一种除汞效率高、吸附容量大且再生后重复吸附性能好的应用于废水除汞的吸附材料具有积极的意义。

技术实现思路

[0007]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种应用于废水除汞的吸附材料，以解决现有技术中汞吸附材料存在除汞效率不稳定、吸附容量有限以及再生后重复吸附性能不理想的问题；
[0008]本专利技术所要解决的第二个技术问题在于提高上述应用于废水除汞的吸附材料的制备方法。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术所述的一种应用于废水除汞的吸附材料的制备方法，包括如下步骤：
[0010](1)水滑石制备
[0011]以镁盐和铁盐为原料配制镁铁混合盐溶液，并配制碱溶液进行混合，加水并调节混合浆液的pH值至弱碱性；随后将所得浆液经搅拌及陈化处理形成镁铁水滑石，经洗涤并干燥后，备用；
[0012](2)蒙脱石插层
[0013]取蒙脱土粉碎并加水混匀，静置分层后收集上层蒙脱土浆液并调节浆液pH值至酸性，经加热絮凝后静置分层，收集絮凝物部分烘干并研磨，得到提纯后的蒙脱石精土；
[0014]取蒙脱石精土加水混匀得到蒙脱石浆液，并加入NaCl溶液进行反应，待反应结束后，抽滤去除溶剂并洗涤至无Cl-1
为止，产物经干燥、研磨及活化后，得到钠基蒙脱石，并加水分散得到钠基蒙脱石浆液；
[0015]分别配置NaOH溶液和三氯化铁溶液，并将所述NaOH溶液缓慢滴加到三氯化铁溶液中进行反应，经老化处理后，快速倒入所述钠基蒙脱石浆液中进行反应，反应物经抽滤并洗涤至无Cl-1
为止，干燥即得所需插层蒙脱土，备用；
[0016](3)蒙脱土聚吡咯改性
[0017]将步骤(2)所得插层蒙脱土加水混匀，并先后加入FeCl3和吡咯进行改性反应，反应物经洗涤并干燥，得到改性蒙脱石，备用；
[0018](4)高剪切键合
[0019]取步骤(1)制备的镁铁水滑石和步骤(3)制备的改性蒙脱石混合，加水混匀后进行高剪切分散处理，反应物经洗涤、干燥后进行焙烧处理，得到层状键合材料，研磨后备用；
[0020](5)复合材料巯基改性
[0021]将步骤(4)制得的层状键合材料进行巯基改性处理，并将反应物洗涤至pH恒定并进行真空干燥处理，即得所需汞吸附材料。
[0022]具体的，所述步骤(1)中：
[0023]控制所述镁铁混合盐溶液中，Mg
2+
浓度为0.6-0.8mol/L，Fe
3+
浓度为0.15-0.2mol/L；优选的，以Mg(NO3)2·
6H2O和Fe(NO3)3·
9H2O为原料配制镁铁混合盐溶液；或者，以镁和铁的氯化物为原料制备；
[0024]所述碱溶液为含NaOH和Na2CO3的混合碱溶液，控制所述混合碱溶液中，Na2CO3的浓度为0.3-0.4mol/L，NaOH的浓度为1.5-2mol/L；
[0025]控制所述镁铁混合盐溶液、混合碱溶液和水的体积比为1：1：2-1：1：2.5；
[0026]所述调节混合浆液pH的步骤中，控制调节pH值9-10；
[0027]控制所述搅拌步骤的温度为50-60℃；
[0028]控制所述干燥步骤的温度为100-110℃。
[0029]具体的，所述步骤(2)中：
[0030]控制所述蒙脱土与水的质量比为0.05-0.2：1；
[0031]控制所述蒙脱石精土与水的质量比为0.05-0.2：1；
[0032]控制所述NaCl溶液的浓度为0.8-1.2mol/L；
[0033]所述钠基蒙脱石与水的料液比为10-20：500-1000；
[0034]所述蒙脱石浆液与NaCl溶液反应步骤的温度为60-70℃；
[0035]所述活化步骤的温度为100-110本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于废水除汞的吸附材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)水滑石制备以镁盐和铁盐为原料配制镁铁混合盐溶液，并配制碱溶液进行混合，加水并调节混合浆液的pH值至弱碱性；随后将所得浆液经搅拌及陈化处理形成镁铁水滑石，经洗涤并干燥后，备用；(2)蒙脱石插层取蒙脱土粉碎并加水混匀，静置分层后收集上层蒙脱土浆液并调节浆液pH值至酸性，经加热絮凝后静置分层，收集絮凝物部分烘干并研磨，得到提纯后的蒙脱石精土；取蒙脱石精土加水混匀得到蒙脱石浆液，并加入NaCl溶液进行反应，待反应结束后，抽滤去除溶剂并洗涤至无Cl-1
为止，产物经干燥、研磨及活化后，得到钠基蒙脱石，并加水分散得到钠基蒙脱石浆液；分别配置NaOH溶液和三氯化铁溶液，并将所述NaOH溶液缓慢滴加到三氯化铁溶液中进行反应，经老化处理后，快速倒入所述钠基蒙脱石浆液中进行反应，反应物经抽滤并洗涤至无Cl-1
为止，干燥即得所需插层蒙脱土，备用；(3)蒙脱土聚吡咯改性将步骤(2)所得插层蒙脱土加水混匀，并先后加入FeCl3和吡咯进行改性反应，反应物经洗涤并干燥，得到改性蒙脱石，备用；(4)高剪切键合取步骤(1)制备的镁铁水滑石和步骤(3)制备的改性蒙脱石混合，加水混匀后进行高剪切分散处理，反应物经洗涤、干燥后进行焙烧处理，得到层状键合材料，研磨后备用；(5)复合材料巯基改性将步骤(4)制得的层状键合材料进行巯基改性处理，并将反应物洗涤至pH恒定并进行真空干燥处理，即得所需汞吸附材料。2.根据权利要求1所述的应用于废水除汞的吸附材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中：控制所述镁铁混合盐溶液中，Mg
2+
浓度为0.6-0.8mol/L，Fe
3+
浓度为0.15-0.2mol/L；所述碱溶液为含NaOH和Na2CO3的混合碱溶液，控制所述混合碱溶液中，Na2CO3的浓度为0.3-0.4mol/L，NaOH的浓度为1.5-2mol/L；控制所述镁铁混合盐溶液、混合碱溶液和水的体积比为1：1：2-1：1：2.5；所述调节混合浆液pH的步骤中，控制调节pH值9-10；控制所述搅拌步骤的温度为50-60℃；控制所述干燥步骤的温度为100-110℃。3.根据权利要求1或2所述的应用于废水除汞的吸附材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中：控制所述蒙脱土与水的质量比为0.05-0.2：1；控制所述蒙脱石精土与水的质量比为0.05-0.2：1；控制所述NaCl溶液的浓度为0.8-1.2mol/L；所述钠基蒙脱石与水的料液比为10-20：500-1000；所述蒙脱石浆液与NaCl溶液反应步骤的温度为60-70℃；
所述活化步骤的温度为100-110℃；控制所述NaOH溶液的浓度为0.3-0.5mol/L；所述钠基蒙脱石与NaOH溶液的料液比为10-2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李波，刘婷婷，潘咸峰，黄斌，解洪梅，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司，
类型：发明
国别省市：