【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料，具体涉及一种赤泥基重金属吸附材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、随着工业化进程的加速，铅（pb）、锌（zn）和镉（cd）等重金属污染已成为全球环境治理中的重要问题。铅、锌和镉是典型的重金属污染物，广泛存在于电镀、冶金、化工等行业的废水中，且由于其高毒性、长期积累和生物蓄积的特性，对水体环境及人类健康造成严重危害。因此，去除水体中的铅、锌和镉等重金属成为当前环境治理领域的紧迫任务。尽管现有的化学沉淀法、离子交换法等技术取得了一定的进展，但这些方法通常存在成本高、操作复杂、处理效率低等问题，尤其在处理高浓度重金属废水时，治理效果受限。
2、目前，许多研究者开始探索将赤泥新材料用于去除重金属污染。然而，传统的改性方法在提升材料性能的同时，存在效益低、处理复杂、材料结构不稳定等问题，这些问题在实际应用中限制了材料的可持续性和回收性。
3、专利cn118908519a公开了一种赤泥原位催化热解废弃物的方法。该方法通过将柠檬酸浸渍赤泥后，经高温煅烧制得活化赤泥催化剂材料，用于重金属污染治理。然而，赤坭本身结构较为松散，即使热解后依然不利于回收再利用。
4、专利cn114849659a公开了一种去除水中重金属镉的壳聚糖微球吸附剂制备方法及应用。该方法使用壳聚糖为基体，通过负载镧和铁形成活性位点，吸附水中的重金属镉。但是镧盐和铁盐为高纯度化学试剂，成本较高，此外，其吸附剂制备过程需要经注射泵逐滴滴加碱液并冷冻干燥，生产效率较低。与之相比，本专利采用工业固废赤泥作为主要铁的主要来源于壳聚
5、专利cn116283180a公布了一种能够高效吸附污染土壤中重金属的固化剂，该方法通过将吸附剂、胶凝剂和外加剂按特定比例混合，制备出具有优异吸附性能的土壤重金属修复材料。然而，该方法依赖于多种添加剂，增加了材料制备的复杂性和成本投入。与之相比，本专利技术采用gptms改性赤泥以及壳聚糖直接包裹赤泥，利用gptms对赤泥发生缩合和配位反应以及壳聚糖的天然生物高分子特性，简化了材料制备工艺，还增强了材料的交联性、再生性和结构稳定性。
6、专利cn111841485a公开了一种碳化改性赤泥陶粒吸附剂的再生方法，其再生过程包括将吸附剂与氧化钙和水混合进行钙化反应，随后过滤、冲洗，再经碳化处理和干燥，实现吸附剂的再生。与之相比，本专利技术的超声辅助硫化沉淀法无需高温碳化和钙化反应，仅通过超声和硫化还原即可完成再生，操作简单，效率更高。
7、针对上述研究的不足，开发一种能解决上述技术问题的产品及方法是非常必要的。
技术实现思路
1、本专利技术的第一目的在于提供一种赤泥基重金属吸附材料；第二目的在于提供所述的赤泥基重金属吸附材料的制备方法；第三目的在于提供所述的赤泥基重金属吸附材料的应用。
2、本专利技术的第一目的是这样实现的，所述的赤泥基重金属吸附材料是以以下重量份的原料经前处理、主反应和后处理步骤制备得到，所述的原料为赤泥和壳聚糖，赤泥和壳聚糖的质量比为（1~3）：（2~4）。
3、本专利技术的第二目的是这样实现的，包括前处理、主反应和后处理步骤，具体包括：
4、a、前处理：
5、1）将配方配比的壳聚糖加水混合制备得到壳聚糖溶液a；
6、2）将配方配比的赤泥烘干研磨过筛后按6：3：1的比例依次加入水、乙醇和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（gptms），在用1mol/l的醋酸调节ph至4~5，经机械搅拌20~28h得到赤泥溶液b；
7、3）将赤泥溶液b加入壳聚糖溶液a中，在60℃下超声处理至赤泥均匀分散在壳聚糖溶液中得到均匀分散的复合溶液c；
8、b、主反应：
9、1）用氢氧化钠溶液调节复合溶液c的ph至12并进行搅拌反应得到均匀的杂化溶液d；
10、2）将杂化溶液d在温度100~120℃下反应18~24h得到完成的晶型结构的材料前驱体e；
11、c、后处理：
12、1）将材料前驱体e经干燥、研磨、过筛得到材料f；
13、2）将材料f经马弗炉在空气氛围下以10℃/min的升温速率升温至500℃，并保温90min，待降温后取出，通过多次水洗至材料ph为中性，得到赤泥-壳聚糖复合磁性吸附材料g。
14、3）将壳聚糖-赤泥复合材料g通过磁感应强度为0.2~1.0特斯拉的磁铁进行磁筛得到目标物具有良好磁性的壳聚糖-赤泥复合材料，即赤泥基重金属吸附材料rm/cts。
15、具体操作如下：
16、步骤1）将壳聚糖和水以1:2的比例混合，在60℃下制备壳聚糖溶液；
17、步骤2）赤泥烘干后经研磨通过筛，在按6：3：1的比例依次加入水、乙醇和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（gptms），在用1mol/l的醋酸调节ph至4~5，经机械搅拌20~28h得到赤泥溶液b；。
18、步骤3）将赤泥溶液加入壳聚糖溶液中，40khz~70khz超声处理30分钟，使赤泥均匀分散在壳聚糖溶液中，得到均匀分散的复合溶液。
19、步骤4）向复合溶液中加入一定浓度的氢氧化钠溶液（1mol/l）调节ph为12，搅拌2小时，确保氢氧化钠与壳聚糖和赤泥反应完全，得到均匀的杂化溶液。
20、步骤5）所得杂化溶液转移至带有不锈钢外壳和聚四氟乙烯内胆的水热合成反应釜中，并在110°c的温度下加热18～24小时，得到完整的晶形结构。
21、步骤6）反应结束后，材料在60℃的干燥箱中直到样品完全干燥，并研磨至30~60目。
22、步骤7）将材料经马弗炉在空气氛围下以10℃/min的升温速率升温至500℃，并保温90min，待降温后取出，通过多次水洗至材料ph为中性，得到赤泥-壳聚糖复合磁性吸附材料。
23、步骤8）将得到的壳聚糖/赤泥复合材料进一步通过磁感应强度约为0.2～1.0特斯拉的磁铁进行筛选，得到具有良好磁性的壳聚糖/赤泥复合材料rm/cts。
24、进一步改进，所述壳聚糖/赤泥复合材料的粒径范围为2~3微米。
25、进一步改进的是，所述赤泥是拜耳法生产氧化铝的过程中产生的一种固体废弃物。
26、进一步改进的是，所述赤泥与壳聚糖的质量比为2:1。
27、进一步改进的是，所述最优水热合成时间为18h。
28、壳聚糖/赤泥复合材料的解吸
29、步骤1）配制硫化钠解吸液：称取一定量的硫化钠，按目标浓度（0.2～0.5mol/l）溶解于去离子水中，配制成均匀的解吸液，使用ph计测量溶液ph值，确保溶液ph为10~12。
30、步骤2）称取一定量的已吸附重金属离子的赤泥样品，置于玻璃烧杯中；按固液比1:10（10g赤泥对应100ml硫化钠溶液）的比例，将配制好的硫化钠解吸液加入赤泥样品中，形成混合液；充分磁力搅拌6h，使复合本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种赤泥基重金属吸附材料，命名为RM/CTS，其特征在于，所述的赤泥基重金属吸附材料是以以下重量份的原料经前处理、主反应和后处理步骤制备得到，所述的原料为赤泥和壳聚糖，赤泥（RM）和壳聚糖的质量比为（1~3）：（2~4）。
2.根据权利要求1所述的赤泥基重金属吸附材料，其特征在于，所述的赤泥和壳聚糖的质量比为2:1。
3.一种权利要求1或2所述的赤泥基重金属吸附材料的制备方法，其特征在于，包括前处理、主反应和后处理步骤，具体包括：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，A步骤1）中壳聚糖和水的质量比为1:2。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，A步骤2）中所述的研磨过筛为研磨过140目筛。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，A步骤2）中所述的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（GPTMS）的百分比质量为5%。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，A步骤3）中所述的超声处理的频率为40~70KHz，超声处理的时间为20~40min。
8.根据权利要求3所
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，C步骤1）中所述的干燥是在温度50~70℃进行干燥；所述的洗涤是用去离子水洗涤至中性pH值。
10.一种权利要求1或2所述的赤泥基重金属吸附材料在制备重金属吸附产品中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种赤泥基重金属吸附材料，命名为rm/cts，其特征在于，所述的赤泥基重金属吸附材料是以以下重量份的原料经前处理、主反应和后处理步骤制备得到，所述的原料为赤泥和壳聚糖，赤泥（rm）和壳聚糖的质量比为（1~3）：（2~4）。
2.根据权利要求1所述的赤泥基重金属吸附材料，其特征在于，所述的赤泥和壳聚糖的质量比为2:1。
3.一种权利要求1或2所述的赤泥基重金属吸附材料的制备方法，其特征在于，包括前处理、主反应和后处理步骤，具体包括：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，a步骤1）中壳聚糖和水的质量比为1:2。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，a步骤2）中所述的研磨过筛为研磨过140目筛。
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【专利技术属性】
技术研发人员：朱红旭，刘维维，熊国焕，陈华君，邹维，薛子可，岳皓钰，杨万鑫，杨勇，段鑫宇，保佳懿，李玥娴，刘艳冰，秦兴永，
申请(专利权)人：昆明冶金研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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