[发明专利]一种改性凹凸棒基材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种改性凹凸棒基材料及其制备方法和应用，改性凹凸棒基材料由以下步骤制得：(1)将凹凸棒石进行磨矿表面改性，并将磨矿后的凹凸棒石与酸混合后加热反应设定时间，即得酸改性的凹凸棒石；(2)将酸改性的凹凸棒石和硫化药剂在溶剂中混合均匀后加热至60～90℃反应1～2h，反应完成后分离固体物，即得改性凹凸棒基材料。改性凹凸棒基材料对含银废水具有很高的处理效果和效率，回收难度和使用成本低，实用性强，可用于吸附含银电镀废水中的银离子。

技术领域

本发明涉及电镀废水处理材料领域，具体涉及一种通过硫负载酸性改性的凹凸棒基材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着社会的快速发展，以电子信息等行业为代表的涉重行业每年产生大量工业废水，电镀废水是一种典型的重金属污染废水，目前电镀废水已成为世界三大污染源之一，其未经达标排放会通过污染江、河、湖、海，渗入土壤而破坏农作物，危害水生生物和人畜健康，同时电镀废水还兼具一定的资源属性。其中含银废水是重金属废水中危害较大的一种,其来源广泛、组分复杂、性质迥异、环境危害大、水体扩散快、生物毒性高，易于在生物体中累积。另外，银是一种使用广泛的有价金属，直接排放不仅污染环境更是对银资源的一种浪费。因此，开展含银废水的资源化处理及深度净化研究就具有环境保护和资源保障的双重意义。

银广泛存在于电镀、冶金等工业生产领域，所产生的含银废水主要分为三种：定影废水、电镀废水和实验及分析废水。重金属污染特别是高毒性和强稳定性重金属废水处理越来越受到社会各界和科学研究工作者的关注，含银废水的排放也受到了严格的控制。根据国家最新发布的《电子工业水污染排放标准》(GB 39731-2020)规定，自2021年7月1日起排污单位向环境水体排放污水中银的浓度不高于0.3mg/L。

目前针对含银电镀废水处理常用的方法有：离子交换法、化学沉淀法、电解法、吸附法等。每种方法各有其优缺点，如化学沉淀法操作简单、成本较低、适合浓度高的含银废水，但存在产生渣量大、二次污染等问题；离子交换法适合处理中低浓度含银废水，但交换树脂容量有限、易被污染；吸附法的优势主要是选择性强、灵敏度高、响应时间短、吸附容量大，但存在吸附材料使用寿命短、吸附离子难以回收利用、成本较高等问题。

发明内容

本发明提供了一种改性凹凸棒基材料及其制备方法和应用，用以解决目前处理电镀废水的吸附剂所存在的吸附效果不佳、使用寿命短、使用成本高的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种改性凹凸棒基材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将凹凸棒石进行磨矿表面改性，并将磨矿后的凹凸棒石与酸混合后加热反应设定时间，即得酸改性的凹凸棒石。

(2)将所述酸改性的凹凸棒石和硫化药剂在溶剂中混合均匀后加热至60～90℃反应1～2h，反应完成后分离固体物，即得所述改性凹凸棒基材料。

上述技术方案的设计思路在于，现有技术中针对含银废水主要是通过离子交换树脂进行回收处理，但离子交换树脂与凹凸棒相比价格昂贵且不可再生，而本发明利用凹凸棒的物化性质以及其特殊的层链状结构，以凹凸棒为原料制备了改性材料，并首次将其作为含银电镀废水的处理材料，提升了材料的吸附性、降低了其生产使用成本，扩展了目前含银废水的处理思路，同时，本发明还针对凹凸棒基材料的吸附效果对制备方法进行了设计和优化，首先通过磨矿作用对凹凸棒进行磨矿改性，利用磨矿的连续性增加凹凸棒的比表面积，再通过酸性改性使得凹凸棒孔数增加、比表面积进一步增大，同时酸性改性还可以达到去除杂质(如碳酸盐)、疏通孔道的目的；接着在此基础上进行硫负载，使得凹凸棒上含有更多的活性硫位点，从而能够增强材料对于银离子的吸附能力，并利用材料所负载的硫的缓释作用提高材料对于银离子的吸附效率，从而大幅提高了改性凹凸棒基材料对于银离子的吸附效果和效率。