[发明专利]一种用于重金属废水处理的吸附剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于重金属废水处理的吸附剂及其制备方法。先将硅藻土表面酸化处理去除杂质，再以聚多巴胺为氮源、ZnCl₂为活化剂，对预处理硅藻土进行高温氮掺杂炭化扩孔，通过设计反应升温曲线控制多孔材料的孔道分布以及比表面积大小，经过酸洗、过滤、烘干、研磨过筛得到多级孔氮掺杂硅藻土，再将该材料与MOFs前驱体溶液混合，通过溶剂热法制备MOFs/多级孔氮掺杂硅藻土吸附剂。本发明制备的吸附剂通过硅藻土氮掺杂、高温活化炭化以及金属‑有机骨架材料接枝，使其具有较高的氨基、羟基和羧基基团和比表面积，这些活性官能团能对重金属离子有较强的吸附性能，可广泛用于重金属废水处理。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体为一种用于重金属废水处理的吸附剂及其制备方法。

背景技术

随着全球工业的迅速发展，各国因工业发展带来的水体污染都急速加剧，水体污染早已成为全球亟待解决的问题之一；我国近些年经济与科技技术发展一直处于世界前茅，同样我国的重工业工厂也不断壮大，其为水体重金属超标的主要污染源，我国主要的流域水资源均受到不同程度的Cr、Cu、Pb、Al、Hg、Ge等重金属污染，危害人体健康。

针对废水重金属污染，吸附法是一种切实可行的净化水体方法，吸附法即是利用吸附材料上巨大的比表面积和特殊官能团通过化学键或分子间作用力吸附重金属离子，达到净化水体的效果，现有的吸附材料包括无机材料、有机材料和复合材料。

生物炭是通过农业、工业废气物在缺氧热解条件下制备，比表面积较大，制备工艺简单，成本低，使其作为吸附剂被广泛研究，但由于其表面通过高温处理，官能团不够丰富，使其吸附力不足，很难对废水中多种金属离子有较好的吸附效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于重金属废水处理的吸附剂，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

制备一种用于重金属废水处理的吸附剂，包括以下步骤：

(1)取硅藻土置于酸溶液中，40-60℃加热，搅拌超声2-4h，过滤、清洗、干燥得预处理硅藻土；硅藻土中主要成分有二氧化硅和有机质，除此之外还有外还有Al₂O₃、Fe₂O₃、Na₂O、P₂O₅、MgO、CaO等矿物杂质，通过酸洗去除部分矿物杂质，使硅藻土结构蓬松化，有利于硅藻土高温扩孔。

(2)取三羟甲基氨基甲烷溶于蒸馏水中溶解，加入预处理硅藻土，80-200r/min均匀搅拌，然后滴加HCl调节溶液pH值，缓慢加入盐酸多巴胺，继续搅拌12-24h后停止反应，硅藻土表面均匀包覆一层黑棕色涂层，得到聚多巴胺硅藻土；三羟甲基氨基甲烷与盐酸制得Tris缓冲液，用盐酸的量控制溶液pH值，盐酸多巴胺在Tris缓冲液中发生氧化自聚反应，并均匀附着于硅藻土表面，制得聚多巴胺硅藻土；多巴胺氧化自聚得到聚多巴胺，并均匀沉积在硅藻土表面，该反应简单、高效,聚多巴胺结构中的氨基和儿茶酚基等活性基团可与硅藻土表面活性基团紧密结合，且聚多巴胺高温下氮元素仍能与骨架碳结合稳固，这些特点均有助于聚多巴胺硅藻土高温活化反应中制备多孔氮掺杂材料。