[发明专利]一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土在重金属吸附中的应用

说明书

本发明公开一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土(MACB/CC)在重金属吸附中的应用及其方法，该方法是将有机修饰磁性碱性钙基膨润土投入含有相应重金属离子的溶液中进行吸附，待其达到吸附平衡后，金属离子的最大去除率大于90％。重金属为Pb(II)、Cd(II)中的一种或其混合物。由于MACB/CC其表面含有―NH₂、―COOH和―OH等功能基团，可防止磁性纳米Fe₃O₄被氧化，MACB/CC的磁分离性能和稳定性能、吸附性能均优于MACB，MACB/CC还可通过外加磁场进行固液分离循环使用，循环使用次数可达5‑10次以上，是一种绿色、高效、可循环利用的吸附材料，在处理重金属废水方面具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于膨润土深加工应用领域，特别涉及一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土在重金属吸附中的应用及方法。

背景技术

与大多数污染物相比，重金属污染物有较为明显的区别，普通污染物可通过微生物的降解使毒性逐渐消减，但重金属污染物具有化学稳定性的特点，不能被微生物分解，因此重金属污染物是具有长期危害性。水环境中的重金属污染物严重威胁着我们的健康与生存，水体中的重金属污染物会通过生物链的富集，最终进入人类体内，而人体中蛋白质和生物酶会与重金属污染物发生反应，使器官或组织失活变性，导致疾病发生。重金属污染物对人体具有致癌、致畸、致突变的作用。表1为含重金属污染物的水体中铅、铜、锌、镉、镍对人体的损害。

表1铅、铜、锌、镉、镍对人体的危害

若任由含重金属的污水排放到大自然中，必然会对人类健康造成危害，须在排放前就对其进行去除处理。然而无论是哪种重金属污水处理方法都不能使重金属自身被分解破坏，只能转移其现有的位置，或改变其物理和化学存在形式。因此，无论是从防止环境水体污染还是从合理利用自然资源等方面考虑，最好的重金属废水处理的原则应该是重金属和污染水都回收利用。

膨润土(Bentonite)在我国储量丰富，价格便宜，它是以蒙脱石为主要矿物成分的层状非金属矿，比表面积较大并且具有一定的吸附能力，被广泛用于吸附去除污水中的有毒重金属。但天然膨润土对含重金属废水的处理能力有限，往往需要对其进行改性从而提高其吸附吸能。天然膨润土通常以无机改性、有机改性、柱撑改性以及无机-有机复合改性的方法。前人的研究表明，改性后的膨润土在重金属废水处理方面具有良好的吸附性能。

申请人通过国家自然科学基金“阴离子型钙基膨润土的合成机理及其催化与吸附性能研究(20766001)”及“有机酸膨润土的合成及其在复合废水处理中的吸附性能研究(21166004)”的资助下合成了一系列的阴离子型膨润土——碱性钙基膨润土及多种有机酸改性膨润土，与传统的阳离子型膨润土相比，该类型的膨润土含有功能不同的有机基团，具有传统膨润土不具备的一些功能，使膨润土的应用领域大大拓宽。已有的研究工作表明，碱性钙基膨润土对水体中的二价重金属离子如Pb(II)、Zn(II)、Cu(II)等具有良好的吸附性能，有机酸膨润土则对水体中的六价铬盐去除能力良好。

然而，由于碱性钙基膨润土及多种有机酸改性膨润土在水体中具有较好的分散性及悬浮性，在吸附重金属离子的后续处理中，存在固液难以分离的问题，从而影响了其处理重金属废水的工程实际应用。

发明内容

本发明就是针对现有技术中碱性钙基膨润土及多种有机酸改性膨润土在处理重金属废水存在的技术缺陷，在申请人日前提交的“一种有机修饰磁性碱性钙基膨润土及其制备方法”基础上，进一步研究并提供该有机修饰磁性碱性钙基膨润土在重金属吸附中的应用及方法，该应用和方法表明：该有机修饰磁性碱性钙基膨润土(简称MACB/CC)是一种环保、高效且可重复利用的重金属吸附材料；相对于表面未经有机修饰的磁性碱性钙基膨润土(简称 MACB)来说，经过有机修饰剂修饰后的MACB/CC在磁分离性能、磁核稳定性及吸附性能等方面均得到极大的优化提高。

本发明的技术方案如下：