[发明专利]硅藻土基颗粒吸附剂及其制备和改性方法

说明书

技术领域    

     本发明属于硅藻土无机材料技术领域，涉及一种硅藻土基颗粒吸附剂及其制备方法，同时涉及一种改性硅藻土基颗粒吸附剂的方法。

背景技术    

硅藻土是由硅藻死亡后的残骸在海洋或湖泊中沉积所形成，其化学成分主要是SiO₂，含有少量的Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO、K₂O、Na₂O、P₂O₅和有机质，是一种具有非常多的孔径、轻质密度、大的比表面积、良好的吸附性能、具有一定的耐酸耐碱性的绝缘非金属矿。纯净干燥的硅藻土相对密度仅为 0.4～0.9g/cm³，孔径分布范围50～800nm。硅藻土特殊的结构构造，使其具有许多特殊的技术和物理性能，广泛应用于轻工、食品、化工、建材、石油、医药、高等级公路建设等领域。目前主要用来生产助滤剂、吸附剂、催化剂和农药载体、功能填料、水处理剂等，但硅藻土粉体在应用方面受到诸多限制，如实际应用中存在着粉状吸附很难实现的动态吸附，易造成堵塞，使吸附无法进行，静态吸附存在着固液分离和再生困难等难题，并且使用费用增大，甚至导致了二次污染。

二十世纪三四十年代，作为粉体处理的一个重要分支，粉体造粒技术作为一门独立的学科和技术出现。对粉状物料进行造粒加工的主要意义为：首先，对粉体进行造粒处理后，降低了其在使用过程中对环境的污染；其次，造粒处理提高了物料某些方面的性能，如改善传热性、提高比表面积和孔隙率；最后，改善了产品的一致性、透气性、堆积度等理化性质，避免了使用和操作过程中的不良影响。采用造粒技术将粉状硅藻土制备成颗粒状，具有制备工艺简单，易于分离、重复利用的优点。因此，对粉末状硅藻土进行颗粒化研究，并将其应用于吸附处理，具有重要的应用价值和现实意义。

在人类活动的不断影响下，生物所需的氮、磷等营养物质通过各种渠道大量进入湖泊、河口等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。水体出现富营养化现象时，浮游藻类大量繁殖，形成水华。水体富营养化已成为重大环境问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅藻土基颗粒吸附剂及其制备方法，该硅藻土吸附剂是一种吸附量大、强度相对较高、防火阻燃、无毒、无味、无害的天然环保产品。

本发明的另一目的在于提供一种对硅藻土基颗粒吸附剂进行改性的方法，通过改性的硅藻土基颗粒吸附剂可用于含磷废水的处理，方法简便、易于操作，而且易于再生，便于重复利用。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

硅藻土基颗粒吸附剂，由以下重量比的原料制成：硅藻土：高岭土：烧结助剂：成孔剂：分散剂：水= 72～90：2～12：1～16：1～18：0.01～2：12～45。

硅藻土、高岭土与烧结助剂的总和为100。

所述烧结助剂为长石、石英、碳酸钠、氯化钠、碳酸镁、白云石、蒙脱石中的一种或多种；所述成孔剂为碳粉、碳酸钙、煤粉、锯末、水溶性淀粉中的一种或多种；所述分散剂为油酸、硬脂酸镁、硬脂酸锌、草酸钠、聚羧酸钠、聚丙烯酸铵中的一种或多种。

硅藻土基颗粒吸附剂的制备方法，包括以下步骤：按比例称取各种原料，将各原料混合，干磨至D₅₀=3.0～13μm，在滚球成型机内成型10～30min，煅烧（煅烧温度900～1150℃、煅烧时间0.5～3h），即得硅藻土基颗粒吸附剂。

对硅藻土基颗粒吸附剂进行改性的方法，包括以下步骤：（1）预处理，将硅藻土基颗粒吸附剂用水清洗，干燥备用；（2）将FeCl₃溶液10mL与硅藻土基颗粒吸附剂充分混合，搅匀后升温至25～65℃，用HCl调溶液至pH值为1～5，反应0.5～2h；（3）然后分离，固体部分清洗（至滤液用0.05～0.2mol/L的Ag(NO₃)溶液滴加后无沉淀）、干燥（干燥温度100～120℃、干燥至水分小于1wt%）、煅烧（煅烧温度450～750℃，煅烧时间1-3h），即得改性硅藻土基颗粒吸附剂。

所述硅藻土基颗粒吸附剂、FeCl₃的质量比为100: 0.01～3。

所述FeCl₃溶液的浓度为0.01～1.0 mol/L，HCl的浓度为0.2～2 mol/L。