[发明专利]一种微波超声波联合制备复合吸附剂的方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波超声波联合制备复合吸附剂的方法和应用，属于材料制备技术领域。

背景技术

活性炭因其巨大的比表面积、发达的孔隙结构和极强的吸附能力，已广泛应用于化工、制药、环保等多个领域。随着人类社会的发展，活性炭的耗用量越来越大，所产生的废弃活性炭越来越多，而使用后如果不进行有效地处理，极易对周边环境造成严重污染。在如何利用废弃活性炭，目前主要是再生废弃活性炭恢复其吸附性能，这种做法虽然在一定程度上使废弃活性炭得到了循环利用，但是相对而言其附加价值比较低。因此找到其他合适的方法来提高废弃活性炭的资源综合利用效率具有重要意义。

染料废水是印染工厂在经济生产时所产生以及排放的的废水。据目前有关的报道及公开数据，每处理加工一吨纺织产品耗水100〜200吨，其中用水的的80％至90％将成为废水。有毒有害的染料废水的最主要特点是水量大，破坏性强，碱性大等，属于工业废水中的难处理类型，成为当前相关地区废水污染的主要原因之一。废水中的染料能吸收光线,降低水体透明度,影响水生生物和微生物生长,不利于水体自净,同时易造成视觉上的污染。严重污染的水体会影响到人类的健康。因此,对染料的排出必须严格控制,尤其是对那些毒害严重的染料,如酞青铜盐类染料和一些偶氮类染料。

氟是人体必需的微量元素之一，对人体的牙齿和骨骼形成，钙、磷代谢以及体内酶系统具有重要的生理作用。但当氟摄入过量时会引起慢性中毒，导致氟斑牙，严重者甚至会导致骨骼变形、疼痛、关节僵硬、筋键钙化、行走困难，以至于瘫痪。为了防止和减少氟病发生率，控制饮用水中的氟含量是十分必要的。世界卫生组织(WHO)建议的饮用水标准中，氟化物的浓度为不超过1.5mg/L。我国在《生活饮用水卫生标准》(GB5949-2006) 中明确规定：饮用水中氟化物含量标准为不高于1.0mg/L。

因此，寻找吸附效率高、吸附容量大、成本低廉的新型吸附剂用于废水中的染料和氟已成为国内外重要研究课题同时具有一定的现实意义。

申请人在专利号为CN 102430394 A的专利里，公开了“一种水热改性棉铃内壳吸附除氟材料的制备方法”，改发明是以薄片状的棉铃内壳为原材料，采用高压水热反应釜进行水热改性的方法，得到红褐色薄片状固体的棉铃内壳吸附除氟材料。上述发明与本发明相比，二是该发明仅对氟吸附，且最大吸附量仅为9.55mg/g。二是本发明不仅对氟的有较好的吸附效果，最大吸附量为116.32mg/g，而且对染料亚甲基蓝也有较好的吸附效果。

申请人在专利号为201410114987.X的专利里，公开了一种酸性染料废水处理剂”，该处理剂包括的原料是：聚合氯化铝、硫酸亚铁、活性硅酸、双氧水、活性炭、二氧化氯。在室温下均匀搅拌全部溶解各组分即可，使用温度4℃-60℃，适于处理酸性污水。本发明将按一定重量份配比的硫酸亚铁和双氧水组成的芬顿试剂，与无机絮凝剂聚合氯化铝结合起来形成污水处理剂主剂，以活性硅酸为助剂 ，三者协同作用，快速沉降悬浮物；活性炭与二氧化氯结合，快速消毒、脱色，净化污水。上述发明与本发明相比：一是上述方法在制备过程中加入多种辅助试剂，不仅使实验操作变得复杂了而且使得整个工艺成本增加了；二是采用的是废弃活性炭改性，变废为宝，极大地提高了废弃物的综合利用率及其附加价值。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种微波超声波联合制备复合吸附剂的方法和应用。本发明以废弃活性炭为原料，在微波场中采用超声波将不同摩尔比的硝酸铁和硝酸镧混合溶液以水雾的形式对废弃活性炭负载铁和镧从而得到Fe-La复合吸附剂。该方法做到了变废为宝，实现了废弃物的循环利用，有利于缓解资源与环境的压力，具有优越的经济和生态效益。本发明通过以下技术方案实现。

一种微波超声波联合制备复合吸附剂的方法，其具体步骤如下：

（1）首先将废活性炭加入水中置于超声波环境中处理，处理完成后干燥得到预处理废活性炭；

（2）将硝酸铁和硝酸镧按照摩尔比为1～5：1依次加入到水溶液中形成浓度为0.5mol/L的混合溶液，混合溶液置于超声波喷雾发生器中，将经步骤（1）得到预处理废活性炭置于微波炉内，在喷雾流量为1～5ml/min、温度为600～900℃条件下焙烧10～30min制备得到Fe-La复合吸附剂。

所述步骤（1）中超声功率为50～150W。

一种Fe-La复合吸附剂用于吸附水中的氟。

本发明的有益效果是：

（1）本方法生产工艺非常简单，操作相当简单，能耗较低，成本低廉，而且无污染；