[发明专利]一种固态制备废水重金属吸附材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及环保领域，具体为一种固态制备废水重金属吸附材料的方法。

背景技术

随着人类社会的不断发展，经济开发带来效益的同时，也产生了很多污染。工业“三废”剧增以及汽车尾气排放量的增加，人类生存环境中的土壤、水体以及植物中重金属污染日趋严重，成为经济、社会与环境协调发展中凸现的生态问题。重金属一般不能被生物降解，一旦进入水体或土壤中则很难清除，可通过食物链途径进入人体从而造成许多疾病(如癌症等)的发生。

吸附法是一种有效的物理化学水处理方法，常被用于净化重金属污染废水。沸石是由Si、Al、O三种元素组成的四面体，由于其中的硅氧四面体和铝氧四面体能构造出无限扩展的三维空间架状，因此沸石具有很强的吸附和离子交换能力。

自十八世纪末期发现“木炭-气体”体系中的吸附现象来，吸附操作广泛的用于气体分离和净化工业。二十世纪三十年代，国外开始对沸石进行系统的研究，并首次利用天然菱沸石作为吸附剂分离气体、液体混合物。随着人工合成沸石分子筛作为吸附剂开发和利用，大规模的吸附单元操作广泛地应用于工业实践当中。特别是PSA、TSA和VSA等分离技术的出现极大地推动了吸附分离工业的发展。而吸附剂则是PSA、TSA和VSA分离技术的基础，吸附剂的性能直接影响分离效果。虽然近年来已经出现了有机树脂、炭分子筛、柱状粘土等吸附剂，但是沸石分子筛凭借其规整的晶体结构和可调变的表面性质，仍在吸附分离工业占统治地位，具有广阔的应用前景。

沸石分子筛是天然或人工合成的含碱金属或碱土金属的笼形孔洞骨架的硅铝酸盐晶体材料，一般将天然的分子筛称为沸石(zeolite)，人工合成的称为分子筛(molecular)，两者的化学组成和分子结构并无本质差别，故通称为沸石分子筛。沸石分子筛有着严格的结构和空隙，空隙大小因结构差异略有变化，从而实现了对不同分子大小物质的分离。

但是现有的沸石分子筛合成成本较高，沸石分子筛的合成产率也较低，所以需要探索新型、绿色的分子筛合成路线，致力于降低分子筛材料的合成成本，寻找分子筛合成中新的突破，大大推动分子筛在工业领域中的应用。

发明内容

针对上述现有技术的缺点，本发明提供一种绿色的、成本低的沸石吸附材料的制备方法。

本发明解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种固态制备废水重金属吸附材料的方法，包括以下步骤：

(1)将四乙基溴化铵、异丙醇铝、硅酸钠混合，然后再加入去离子水和氢氟酸；

(2)向步骤(1)加入白炭黑，然后得到初级混合物；

(3)将所述初级混合物放入球磨机中进行研磨一段时间，得到次级混合物；

(4)将所述次级混合物置于装有冷凝管的三口烧瓶中，然后进行加热反应一段时间；

(5)将步骤(4)反应后得到的产物进行冷却，然后进行洗涤、烘干，得到初级固体；

(6)将所述初级固体进行焙烧，得到次级固体；

(7)将所述次级固体加入含有氢氧化钠的溶液中，并将该溶液在水浴加热的条件下进行搅拌；

(8)将搅拌后的溶液进行过滤，得到终级固体；

(9)将终级固体进行冷却；

(10)将步骤(9)冷却后的终级固体进行干燥；

(11)将步骤(10)干燥后的终级固体进行研磨，然后得到沸石吸附材料。

作为优选，步骤(1)中所述四乙基溴化铵、异丙醇铝、硅酸钠混合比例为(5～6)∶(1～2)∶(3～4)；加入去离子水和氢氟酸的量为总混合物的20％。

作为优选，步骤(2)中所述白炭黑的加入量为总混合物的60％。

作为优选，步骤(3)中研磨45分钟。

作为优选，步骤(4)中采用电炉加热，加热温度为200℃～300℃，加热50分钟。

作为优选，步骤(5)中冷却至室温。

作为进一步优选，步骤(5)中用蒸馏水洗涤，且洗涤4～6次，至pH＝7～7.5。

作为优选，步骤(6)中焙烧温度为500℃，焙烧时间为2～3小时。

进一步地，步骤(10)中氢氧化钠的浓度为3mol/L，水浴加热的温度为90℃。

作为优选，步骤(13)中所述干燥为真空干燥。