[发明专利]一种新型材料电气石对酸性溶液中镉的吸附

说明书

技术领域

本发明属于环境重金属污染治理领域，具体涉及一种新型材料电气石在治理废水特别是酸性废水中的重金属污染治理的应用。

技术背景

随着工业化和城市化的推进，电镀、印染、采矿、冶金和化工等每年生产大量的含重金属离子的废水，从而导致重金属污染日益严重。重金属难降解并能通过食物链而生物富集，构成对生物和人体健康的严重威胁，特别像镉(Cd)进入人体中主要累积在肝、肾、胰腺、甲状腺和骨骼中，造成贫血、高血压、神经痛、骨质松软、肾炎和分泌失调等病症。如何有效治理废水重金属污染成为共同关注的问题。

处理重金属废水常见方法主要有吸附法、化学沉淀、离子交换、膜分离等方法。其中，化学沉淀、离子交换、膜分离对废水中重金属污染治理存在着成本高的问题，而吸附法便成为非常有效的常用方法。近几年，许多天然矿物类吸附剂如沸石、石英、磷灰石、针铁矿、方解石、白云石等被应用于水体重金属吸附研究中。然而这些吸附剂用于处理酸性水体重金属吸附时吸附量低。因此，寻求可治理酸性废水重金属污染的新型材料是环境科学关注的热点问题。

电气石(tourmaline)是一种良好的生态智能和功能材料，也是很好的绿色环保材料。它是一种典型的高温气成矿物，其化学成分非常复杂。直到电气石晶体结构确定后，比较合理的成分结构式才被提出，通式为XYZSi₆O₁₈(BO₃)₃W₄，式中X＝Na⁺，Ca²⁺，K⁺或者空位；Y＝Mg²⁺，Fe²⁺，Mn²⁺，Al³⁺，Fe³⁺，Mn³⁺，Cr³⁺，Ti⁴⁺，Li⁺；Z＝Al³⁺，Fe³⁺，Cr³⁺，Mg²⁺；W＝OH^-，F，O^2-，X，Y，Z三位置的原子和离子种类不同，导致电气石成分和颜色不同。电气石具有永久的自发静电场的自发极化现象、辐射远红外线、释放负离子、持续发生直流静电、释放矿物质和微量元素的特点。

2011年王翠苹等首次利用电气石吸附接近工业强酸性废水中重金属离子，基本克服了吸附法对酸性废水重金属吸附难的问题，为酸性废水治理提供了一种新的吸附材料和治理技术

发明内容

本发明针对酸性重金属污染治理难且吸附量低的问题，提出了一种新型材料-电气石对强酸性废水中Cd²⁺能快速、有效去除。

本发明的详细描述：

在重金属污染的强酸性溶液中，加入少量电气石，对重金属进行吸附特性和吸附量评价本发明所用电气石粒径为800nm的电气石，购买于天津市鸿雁矿产品有限公司，该电气石产于新疆。主要化学成分为：SiO₂36.75％，Al₂O₃33.62％，Fe₂O₃12.19％，TiO₂0.57％，B₂O₃9.78％，FeO 1.7％，CaO 0.4％，MgO 4.76％，K₂O 0.14％，Na₂O 0.74％，P₂O₅0.19％，H₃O⁺1.0％和MnO 0.21％。

具体工艺参数：

1.吸附时间对电气石去除Cd²⁺的影响

电气石用量6g/L，镉离子溶液浓度为100mg/L，溶液pH为4.0，吸附时间5min-48h。

2.pH值对电气石去除Cd²⁺的影响

为考察电气石在不同酸碱度溶液中对重金属吸附能力，分别将Cd²⁺溶液调整2-8，吸附时间为24h，电气石用量为2g/L，镉离子溶液浓度为100mg/L。

3.温度对对电气石去除Cd²⁺的影响

为接近环境实际温度，本实验温度分别采取为15，25和35度，溶液pH为4，吸附时间为24h，电气石用量为2g/L，镉离子溶液浓度为100mg/L。