[发明专利]表面类沸石型吸附剂及其制备方法与应用

说明书

本发明属于吸附剂技术领域，公开了一种表面类沸石型吸附剂及其制备方法与应用，该吸附剂包括：底泥粉煤混合物、萃取剂和碱溶剂；其中，底泥粉煤混合物包含疏浚底泥和电厂粉煤灰；以疏浚底泥和粉煤灰作为吸附剂的Al和Si源，化学活化法添加强碱破坏原料底泥和粉煤灰所含石英中的Si‑O，使其玻璃体结构解体，萃取剂有机胺的加入增加了体系中Al的萃取，降低硅铝比，增加吸附剂中Al的含量，有利于类沸石结构的形成，实现水体重金属铜离子的吸附去除；其制备方法简单，易操作实施。

技术领域

本发明涉及吸附剂技术领域，具体涉及一种表面类沸石型吸附剂及其制备方法与应用。

背景技术

我国有着大量的江河湖泊，在很多工农业聚集地、人口集中地，人类的社会生产活动将大量的重金属离子排入河流，导致的河流湖泊遭到程度不一的污染。重金属是一种常见的有毒污染物，常见的重金属超标水体一般处于工业区，其在水体中难以降解，即使浓度较低也会对水生物造成严重危害，直接或间接危及人类生命安全。在重金属污染的水体中，随着时间推移重金属会逐渐沉积在河流底泥中，当外部环境有所改变，那么沉积在底泥中的重金属有极有可能会再次向环境中释放造成二次污染，这便造成了污染底泥难以处理。疏浚法是目前国内外治理河湖污染的主要措施，但是疏浚底泥的二次污染问题仍然未得到解决，疏浚的产物底泥含水量很高，含有大量的重金属和有机污染物，仍会对环境造成严重污染。

粉煤灰是从火力发电厂的燃煤锅炉排放的烟灰。随着中国能源工业的稳定发展，火力发电厂生产的粉煤灰的产量也在不断扩大，但目前我国粉煤灰的有效利用仅占30％左右。由于粉煤灰的疏松和低密度，大量未经处理的粉煤灰会产生粉尘并污染大气；如果将其排入水系统，将导致河道淤积并给环境带来极大危害，而有毒化学物质也可能对人类和生物造成伤害。因此，如何合理有效地利用粉煤灰，已成为当今环境保护研究的热点之一。

沸石是一种硅铝化合物，硅原子或铝原子位于其结构中心，氧原子处在拐角处，并在硅氧四面体和铝氧八面体之间共享，定向生成具有吸附能力的孔以及通道，具有开放式结构。沸石具有优秀的阳离子交换能力(CEC)，稳定性以及大的比表面积，对于各种各类污染物尤其是重金属(铜、锌、铬、铅、汞等)有着优秀的吸附能力，沸石作为吸附剂、催化剂等具有广泛应用。疏浚底泥本身是泥土，主要成分是Al和Si为主要元素的矿物，具有Si-O四面体和Al-O八面体的层状结构，结构与沸石基础结构类似，具有制备成高性能吸附剂的条件。

利用疏浚底泥制作具有表面沸石基础结构的吸附剂成本便宜，但是其底泥中的Al和Si较少，需要加入Al或者Si源增加其潜在的多孔结构，从而提高吸附剂的吸附特性。研究表明，底泥中无机物含量高，添加低灰分和高碳含量的物质可以提高吸附剂的比表面积，增加表面官能团含量，从而达到增强其吸附性的效果。特别是通过化学活化的方法，向底泥中添加相应的强碱(KOH，NaOH等)进行高温热解，使碳化和活化阶段同时完成，有效改善了吸附剂的孔结构。目前，研究最多的方法是先使用化学试剂作为活化剂，然后在高温(＞600℃)下热解制备沸石型层状结构的吸附剂。但这个过程耗能过大，且高温热解产生的有害气体仍具有一定的环境污染性，如何降低热解温度、改善化学活化效果以及降低成本，是目前该领域急需突破的技术难题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种表面类沸石型吸附剂及其制备方法与应用，以疏浚底泥和粉煤灰作为吸附剂的Al和Si源，化学活化法添加强碱破坏原料底泥和粉煤灰所含石英中的Si-O，使其玻璃体结构解体，萃取剂有机胺的加入增加了体系中Al的萃取，降低硅铝比，增加吸附剂中Al的含量，有利于类沸石结构的形成，实现水体重金属铜离子的吸附去除；其制备方法简单，易操作实施。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

(一)表面类沸石型吸附剂，包括以下制备原料：底泥粉煤灰混合物、萃取剂和碱溶剂；其中，所述底泥粉煤灰混合物包含疏浚底泥和电厂粉煤灰。

优选的，所述萃取剂为有机胺。