[发明专利]一种用于去除水中污染物的易分离型粘土吸附剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于去除水中污染物的易分离型粘土吸附剂及其制备方法。制备方法：将粘土与铁盐混合后放入高温反应釜中，水热反应制备磁性粘土粉末，然后将新制备的磁性粘土分散到玻璃平皿上，并放入射频等离子体装置中的样品槽处，通入Ar或N₂,进行等离子诱导放电处理，放电条件为气体流量：60sccm；系统压强为50Pa；功率为80W；处理5分钟，等离子体放电后，将处理后的粘土粉末迅速加入壳聚糖稀酸溶液，在80°C下反应24小时，得到易分离型粘土吸附剂。所得到的易分离型粘土吸附剂对污水中初始浓度均为4.6×10^‑4 mol/L的放射性¹³⁴Cs⁺离子和重金属Pb²⁺离子的去除效率分别为51%和63%，具有良好的净水能力，而且吸附后通过自沉降实现快速简单的固液分离。

技术领域

本发明涉及一种净水材料的制备方法领域，尤其涉及一种用于去除水中污染物的易分离型粘土吸附剂及其制备方法。

背景技术

目前，水污染已经成为世界范围内的环境污染问题，尤其是重金属和放射性污水的处理，已被列为世界性的头号环境治理难题。由于方法简单，易操作、高效、经济等优点，吸附法成为净化和降低水体中污染物的重要选择。研究表明，吸附法对废水中污染物的去除，特别是对低浓度的废水处理，具高效、经济、简便、高选择性等优点。

吸附法的关键是吸附剂的选取，因此，制备高效、经济的吸附剂及探究其吸附机制是目前科研工作者共同关注的热点问题。目前，围绕高效吸附材料的设计和研发已经进行了非常广泛的研究。对于污水吸附处理后的吸附剂，国内外最常用吸附剂分离手段包括离心分离、膜分离、磁分离、絮凝剂处理等，而这些手段普遍存在处理方法复杂、耗时、费用较高等问题。在实际应用中，具有高吸附性能、易分离、可循环利用的吸附剂是更为理想和实际的选择。如何降低吸附剂后处理成本和时间、提高吸附剂的实用性，制备既简单又经济环保，且可通过自身聚凝作用实现固液分离的高效吸附剂，对重金属离子和放射性核素污水治理具有重要的理论价值和实际意义。

粘土是自然界广泛存在的天然铝硅酸盐矿物，储能丰富，来源广泛，而且加工成本低。由于具有化学性能稳定、高比表面积、高吸附效率、耐高温、耐辐射等优点，粘土成为天然高效吸附剂处理重金属和放射性废水的重要选择。尽管粘土材料在污水治理和修复领域已经取得了显著进展，然而粘土型吸附剂后处理过程多需经过离心机、滤膜或磁场达到固液分离，能耗大且成本高。因此，在保持粘土型吸附剂的吸附效果的同时，我们如何制备出具有高聚沉性、高吸附性能，并能够通过自身沉降作用达到快速固液分离的易分离型粘土吸附净水材料，就是本发明要解决的重要技术问题之一。

发明内容

为了降低粘土吸附剂后处理（主要是分离处理）成本和时间、提高其实用性，本发明提供一种应用等离子体技术制备对重金属离子和放射性核素具有高吸附能的易分离型粘土吸附剂方法，同时，本发明还提供了上述方法制备的一种用于去除水中污染物的易分离型粘土吸附剂及其用途，为处理工业废水和放射性废水提供一种高效实用的新材料、新方法和新技术。

为了实现上述目的之一，本发明采用如下技术方案：

一种用于去除水中污染物的易分离型粘土吸附剂的制备方法，包括以下操作步骤：

（1）将壳聚糖溶解于酸性溶液中，得到壳聚糖溶液，备用；

（2）将粘土加水制成悬浮液，再加入铁盐后混合均匀，然后置入高压釜中，在130~300摄氏度下反应8~16小时，取出产物蒸馏水洗涤3-5次后置于真空干燥箱中干燥，干燥后研磨成粉末，即得到Fe₃O₄和Fe₂O₃磁性纳米粒子混合覆盖在皂土表面的磁性粘土，备用；