[发明专利]一种掺铝硬硅钙石材料的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种掺铝硬硅钙石材料的制备方法与应用，通过将Ca(OH)₂粉末加入到去离子水中，混合均匀，得高分散悬浮液A；然后将SiO₂粉末加入到KOH中，然后加入去离子水，混合均匀，得高分散悬浮液B；再在超声波连续作用下，将高分散悬浮液B缓慢滴加到高分散悬浮液A中，再缓慢加入NaAlO₂溶液，再添加发泡剂，超声反应，之后陈化，将得到的产物洗涤，烘干，研磨，过筛得到掺铝硬硅钙石粉体。本发明采用超声化学法，在制备硬硅钙石过程中，首次掺入AlO₂^‑替代硬硅钙石中的SiO₃^2‑制备掺铝硬硅钙石，该材料可高效吸附废水中的重金属铅。

技术领域

本发明涉及材料合成技术领域，更具体的说是涉及一种掺铝硬硅钙石材料的制备方法及应用。

背景技术

随着经济的高速发展和工业化进程的推进，对有色金属的需求逐年增加，造成有色重金属污染生态环境已经成为当前重要环境问题，很大程度上侵害人类健康生活质量，引起各国高度关注。铅可在肝脏及肾脏中蓄积，导致血红蛋白合成障碍出现贫血，干扰机体的生化和生理活动，在中国湖南部分地区由于工业含铅废水未达标排入自然水体而严重危及当地人类健康生活，发生多起血铅事件。目前含铅废水的处理方法主要有化学沉淀法、离子交换法、膜分离法、生物法、电凝法、吸附法等。化学沉淀法成本较低却易对环境造成二污染；离子交换法具有多选择性但运行成本高；膜分离技术、生物法和电凝法虽然效率较高但操作复杂和成本高等等不足。吸附法因其材料易得，价格低廉，去除效果好，再生性强，在废水处理领域体现了绿色理念而倍受关注。

硬硅钙石[Ca₆Si₆O₁₇(OH)₂]为孔状结构具有较大的比表面积，是一种良好的保温材料，广泛应用于矿业、电力、建筑等行业。硬硅钙石国内部分学者利用水热法制备硬硅钙石，尝试将其用于处理部分含重金属废水效果明显，有较高去除率，由于制备材料条件苛刻、产率低、分散性差以及对重金属离子吸附容量低等因素而抑制其在环境治理被推广应用。

因此，如何改善硬硅钙石的分散性、内部孔状结构来有效提高其对重金属的去除率和吸附量，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种掺铝硬硅钙石材料的制备方法，本发明采用超声化学法，在制备硬硅钙石过程中，首次掺入AlO₂^-替代硬硅钙石中的SiO₃^2-制备掺铝硬硅钙石(简称Al-CSH)，该材料可高效吸附废水中的重金属铅。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种掺铝硬硅钙石材料的制备方法，包括以下步骤：

1)制备高分散悬浮液A：将Ca(OH)₂粉末加入到去离子水中，混合均匀，得高分散悬浮液A；

2)制备高分散悬浮液B：将SiO₂粉末加入到KOH中，然后加入去离子水，混合均匀，得高分散悬浮液B；

3)掺铝硬硅钙石材料的制备：在超声波连续作用下，将高分散悬浮液B缓慢滴加到高分散悬浮液A中，再缓慢加入NaAlO₂溶液，再添加发泡剂，超声反应30-35min，之后陈化24-26h，将得到的产物洗涤，烘干，研磨，过筛得到掺铝硬硅钙石粉体。

优选的，该制备方法中按照摩尔比n(Ca)/n(Si+Al)＝1.0-2.0，n(Al)/n(Si+Al)＝5％的化学计量来添加Ca(OH)₂、SiO₂、NaAlO₂。

优选的，所述步骤3)中的在50～60℃超声波连续作用下，将高分散悬浮液B缓慢滴加到高分散悬浮液A中。