[发明专利]一种三元掺杂高分子捕集剂及其柱撑粘土的制备与应用

说明书

一种三元掺杂高分子捕集剂及其柱撑粘土的制备与应用属于材料制备、含有重金属的废水治理技术领域。本发明公开了一种三元掺杂无机高分子重金属捕集絮凝剂及其柱撑粘土的制备方法。该方法以铝、镁、锌盐为原料，优化组合，将三种盐类按一定的浓度和比例放在锥形瓶内，调整合适的碱化度，控制反应温度、时间，在磁力搅拌器一定转速下搅拌聚合，熟化后得到三元掺杂无机高分子絮凝剂。为了提高无机絮凝剂除重金属的效率，以在最佳条件下制备的锌镁铝絮凝剂为柱撑剂，柱撑提纯粘土，得到锌镁铝柱撑粘土。用其处理脱硫废水，投药量少，对重金属的去除效果好，反应吸附时间短，分离效果良好。说明其不仅是一种优良的重金属捕集剂，也是一种高效絮凝剂。

技术领域：

本发明属于材料制备、含有重金属的废水治理技术领域，具体为一种三元掺杂无机高分子重金属捕集絮凝剂及其柱撑粘土的制备与应用。

背景技术

以无机高分子絮凝剂为基础，运用物理或化学的手段将两种或大于两种的无机高分子絮凝剂制备合成一种无机-无机复合高分子絮凝剂。铝盐和铁盐及它们的聚合物是比较传统的无机高分子絮凝剂，除此之外，人们还合成了例如聚丙烯酰胺及其衍生物等高分子絮凝剂，这些在水处理方面已经被广泛的应用了。为了改变单一絮凝剂用量大、絮凝效果较差等缺点，很多学者用化学手段结合聚合铝盐、铁盐和硅酸盐，目前已经研究的有聚合硅酸氯化铝铁、聚合硅酸氯化铝、聚合硅酸铁、聚合硅酸硫酸铁、聚合硅酸氯化铁、聚合硅酸硫酸铝铁[36-37]等。这些复合无机高分子絮凝剂相对于单一的絮凝剂而言，在用量上有所减少，絮凝能力有所提升。实验研究的结果表明，在处理废水过程中，复合高分子絮凝剂在脱色和除浊上表现良好。

通过这些研究可以发现，无机-无机复合絮凝剂在迅速的发展并且已经有了不少的研究成果。但是，在使用铁盐时会造成含硫量过多，导致污水不好处理，因此适用范围不广。由于铝盐中氯离子不水合，可以透过聚合物，很活泼会使胶体颗粒不稳定，致使其投加量很大。因此，无机复合絮凝剂在处理废水的效果、絮凝的速度等方面依然存在很多问题。

而且处理火电厂脱硫废水时，现有的絮凝剂投加量较大，且需严格控制碱性pH值，出水含盐量仍比较大，一些金属离子尚不能达到出水要求，工作量和成本都比较高。因此需要研究新型的絮凝剂来处理脱硫废水，使在投加量较小、较广的pH下能同时去除脱硫废水中的悬浮物和重金属离子。

发明内容

鉴于以上现状，本研究选择制备一种适合处理火电厂脱硫废水的三元掺杂无机高分子捕集絮凝剂，同时具有捕集重金属离子和絮凝功能。以铝、镁、锌盐为原料，优化组合，将三种盐类按一定的浓度和比例放在锥形瓶内，调整合适的碱化度，控制反应温度、时间，在磁力搅拌器一定转速下搅拌聚合，熟化后得到无机混凝剂。为了提高无机混凝剂除重金属的效率，以在最佳条件下制备的锌镁铝混凝剂为柱撑剂，柱撑提纯粘土。

本发明按照如下步骤制备锌镁铝捕集剂及其柱撑粘土：

(1)用移液管分别移取一定比例的氯化锌、硫酸铝溶液、氯化镁溶液，缓慢滴入干燥的锥形瓶中，在锥形瓶中放入磁力转子，将锥形瓶置于磁力搅拌器上，用滴定管缓慢地滴加碱溶液，滴完后搅拌12h，合成无机高分子絮凝剂。

(2)粘土提纯：称取一定量的粘土，加入分散剂，放在磁力搅拌器上搅拌，之后静置。提取上部悬浮液，进行离心分离。将离心后的粘土放入烘箱中烘干，将其研磨后即得到高纯度的粘土粉末。

(3)称取一定量粘土配制成粘土浆液，控制水浴锅的温度，使柱撑离子和粘土的质量比固定，逐滴地向搅拌着地粘土浆液中加入锌镁铝柱撑剂。保持温度不变，滴加完后再不断搅拌，接着将上述混合液体放在水浴锅中陈化。陈化后的粘土离心后烘干，研磨。将烘干后的粘土放到坩埚中，在马弗炉中煅烧，制得锌镁铝柱撑粘土。