[发明专利]黄原酸化黄土吸附剂的制备及在废水处理中的应用

说明书

技术领域

本发明属于高分子水处理技术领域，涉及一种黄原酸化黄土吸附剂的制备；本发明同时还涉及黄原酸化黄土吸附剂在处理含重金属铜离子与孔雀石绿染料的废水中的应用。

背景技术

随着国民经济的不断发展，工农业废水及城市生活污水排放量的逐渐增加，水污染越来越严重。日趋加剧的水污染，已对人类的生存安全构成重大威胁，成为人类健康、经济和社会可持续发展的重大障碍。

工业废水主要包括重金属废水和染料废水，其中重金属Pb、Cu、Cd等是有毒，不可生物降解并且具有富集性，通过食物链进入人体后造成人体急性中毒、亚急性中毒、慢性中毒等。铜是生命所需的微量元素，铜对红血球的形成起着十分重要的作用，但过量的铜的摄入对人体和动物都有害。铜的过量会刺激消化系统，长期过量摄入会促使肝硬化。铜盐可造成肝肾损害，损伤红细胞而引起血管内溶血。铜盐对静脉的损害很大，可发生组织坏死，溶血性贫血。皮肤接触铜化合物，可发生皮炎和湿疹，接触高浓度铜化合物可发生皮肤坏死。印染废水由于种类多，产品更换频繁，水质成分复杂，色度深、毒性大，有些甚至是致癌、致突变、致畸变的有机物。孔雀石绿（MG）是一种合成的三苯甲烷类工业染料，MG由于其抗菌效果好，价格便宜，容易获得，曾被广泛地用于水产养殖中。但是由于其具有潜在的致癌作用，已经被许多国家列为禁用药。目前，孔雀石绿被非法用于水产品的养殖和运输过程中的现象仍有存在，因此，加强对孔雀石绿废水的处理方法的研究十分重要。

黄土是一种来源广泛、无毒、无二次污染、廉价易得的绿色天然高分子材料。在我国，黄土主要分布在北纬30° ～ 48°间自西而东的条形地带上，面积约64万平方公里，其分布面积世界第一，中国西北的黄土高原是世界上规模最大的黄土高原，而且黄土地形在我国发育得最为完善，规模也最为宏大。黄土主要表现为疏松、多孔性，具有一定的吸附性能。但是由于天然黄土的吸附效果较差，使其使用范围受到限制。因此，对天然黄土进行改性处理，以提高其吸附性能，使其得到广泛而合理的应用。Park等（Desalination, 2011, 269: 104）研究了黄土对总含磷量的去除，其吸附容量为0.648 mg/g。王艳等（岩土工程学报, 2011, 33 (1): 369）研究了黄土对Mn²⁺的吸附性能，结果表明黄土对Mn²⁺的吸附容量为7.829 mg/g。朱琨等（Journal of Hazardous Materials B, 2002, 94: 191）用阴-阳离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠和十六烷基三甲基溴化铵对黄土进行改性，并将其用于甲苯的吸附，结果表明：改性后的黄土的有机物含量、阳离子交换能力、吸附容量都较天然黄土增加3 ~ 6倍。上述对黄土的改性主要是通过阴离子和阳离子表面活性剂，用于废水处理时，对有机污染物具有良好的去除效果。但这些改性黄土吸附剂不能用于含重金属铜离子及孔雀石绿的废水的处理，或者对废水中重金属铜离子及孔雀石绿的去除率不高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的一些问题，提供一种黄原酸化黄土吸附剂，主要用于吸附废水中的重金属铜离子及工业染料废水的孔雀石绿。

（一）黄原酸化黄土吸附剂的制备

本发明黄原酸化黄土吸附剂的制备方法，是将黄土分散于氢氧化钠溶液中，形成悬浊液；向体系中滴加二硫化碳，搅拌反应生成黄原酸化黄土钠盐；再向体系中加入可溶性镁盐，搅拌反应形成黄原酸化黄土的镁盐，洗涤，真空干燥，研磨成粉末，得到黄原酸化黄土吸附剂。其具体工艺如下：

将黄土以固液质量比为1:1 ~ 1:10的比例分散于氢氧化钠溶液中，在10 ~ 45℃下恒温搅拌1 ~ 3 h，形成悬浊液；向体系中滴加黄土质量0.1 ~ 0.5倍量的二硫化碳，于10 ~ 45℃下反应0.5 ~ 6 h，生成黄原酸化黄土钠盐；再向体系中加入黄土质量2 ~5倍的可溶性镁盐，在10 ~ 45℃下继续反应0.5 ~ 3 h，形成黄原酸化黄土的镁盐；然后用可溶性镁盐的稀溶液洗涤，抽滤，直至滤液为无色；用丙酮洗涤，真空干燥，研磨成粉末，得到黄原酸化黄土吸附剂。

所述黄土为取自距地面50 ~ 100 cm以下，过100目筛，干燥后得到的天然黄土。

所述氢氧化钠溶液的质量百分数为5% ~ 30%。

所述可溶性镁盐为硫酸镁。

所述可溶性镁盐的稀溶液为质量百分数5% ~ 20%的硫酸镁溶液。