[发明专利]一种用于深度吸附溶液中铜离子的多孔羟基磷灰石颗粒的制备方法

说明书

一种用于深度吸附溶液中铜离子的多孔羟基磷灰石颗粒的制备方法，属于化工制备技术领域。首先将磷酸溶液滴入含柠檬酸的氢氧化钙悬浮液中制备得到含羟基磷灰石胶体的溶液，经氯化铵洗涤后加入平均聚合度为350或1750的聚乙烯醇，然后在150°C下水热处理6小时后冷却至室温并离心分离，将沉降物在60°C下干燥后再放于含聚乙二醇（平均分子量为2000）的溶液中，在80°C下干燥，再升温至600°C并保温2小时进行煅烧后随炉冷却，将得到的颗粒破碎、过筛后即制备得到用于深度吸附溶液中铜离子的多孔羟基磷灰石颗粒。本方法的工艺过程简单，原材料价格低，制得的多孔羟基磷灰石颗粒孔隙率高、结晶度低，对溶液中铜离子的去除速度快、去除率高、吸附量高。

技术领域

一种用于深度吸附溶液中铜离子的多孔羟基磷灰石颗粒的制备方法，属于化工制备技术领域。

背景技术

含铜离子的废水产生于金属电镀、电路板印刷及湿法冶金的矿物废渣处理等行业，一般通过吸附剂对含铜离子的废水中铜离子的吸附后，再排放至外部水体。吸附剂包括离子交换树脂、沸石、活性炭和羟基磷灰石等。由于羟基磷灰石是人体硬组织的无机成分，与环境的适应性能较好，使用该类材料作吸附剂符合可持续发展的原则。羟基磷灰石具有离子交换能力，在去除溶液中的铜离子方面也开展了较多的工作，中国专利CN200910088835.6公开了一种利用纳米羟基磷灰石去除污水中重金属的方法，即将经球磨法制得的纳米羟基磷灰石加入到含铜离子的溶液中，使铜离子吸附至羟基磷灰石颗粒上，发现纳米羟基磷灰石对水溶液中的铜离子的等温吸附呈现典型的“L”型曲线，经16小时吸附后达到平衡，铜离子的最大吸附量为73.5毫克每克。中国专利CN201610650102.7公开了利用高纯木质素与羟基磷灰石混合后造粒、煅烧制得无机复合颗粒的方法，即将木质素经氢氧化钠刻蚀并与羟基磷灰石一起煅烧后形成多孔活性炭和纳米羟基磷灰石的复合颗粒，既克服活性炭吸附容量低，也能避免羟基磷灰石离子交换速度慢、深度低的劣势，对铜离子的饱和吸附量为110毫克每克。

只采用羟基磷灰石吸附铜离子时，羟基磷灰石吸附剂存在的问题是：（1）静置吸附的时间过长，需要十几个小时；（2）处理深度不够，残余离子浓度仍较高，达不到排放的要求；（3）粒状羟基磷灰石在形成颗粒后高温烧结使连通孔大幅度降低。纳米羟基磷灰石的比表面积大，结晶度弱，可以大幅度提高吸附效果，但不利于该材料与水相的分离工艺的操作性能。而制成羟基磷灰石颗粒时，纳米羟基磷灰石在干燥和烧成过程中会在液相干燥和固相烧成产生的应力作用下收缩，使比表面积大幅度降低，结晶度也大幅度提高，导致纳米羟基磷灰石对铜离子的吸附能力大幅度下降。在纳米羟基磷灰石用于吸附铜离子时，纳米羟基磷灰石的比表面积、结晶度、纳米颗粒分离工艺的操作性能和对铜离子的吸附性能之间成为矛盾。因此，到目前为止，尚无能够深度吸附铜离子的多孔羟基磷灰石颗粒的相关研究报道。为解决传统工艺制备得到的用于吸附铜离子的纳米羟基磷灰石颗粒吸附剂的不足，制备纳米颗粒的聚集体但又不过度烧结的多孔羟基磷灰石颗粒成为研究的重点和难点，相关的报道非常少。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于深度吸附溶液中铜离子的多孔羟基磷灰石颗粒的制备方法，为实现上述目的，其技术方案步骤如下：

（1）配制浓度为0.0520摩尔每升的柠檬酸溶液，加入氢氧化钙，使其浓度为0.6757摩尔每升，再滴入浓度为0.8163摩尔每升的磷酸溶液，到pH=8.80时停止滴加，搅拌1小时后静置陈化18小时；

（2）将经步骤（1）制备得到的反应溶液离心分离，并将得到的沉淀物用氯化铵溶液洗涤，其中氯化铵用量与氢氧化钙用量的质量比为1：2.5，再离心分离并将得到的沉淀物分散到水溶液后，加入平均聚合度为350或1750的聚乙烯醇，使聚乙烯醇添加量与氢氧化钙添加量的质量比为0.001～0.003：2.5，在150°C下水热处理6小时后冷却至室温；