[发明专利]一种硅基材料次续吸附剂的制备与再生方法

说明书

本发明提供了一种硅基材料次续吸附剂的制备与再生方法，属于材料应用与资源回收技术领域，利用高岭土、沸石、硅藻土等常见的天然无毒矿产资源，经过机械力活化和水热处理后，可应用于蛋白废水，洗油废水、染料废水等高浓度的有机废水处理及重金属如铬、铅、铜、镍等一种或多种离子的混合废水处理及元素回收。其特点是该材料的制备条件温和，球磨下吸附废水中有机物和采用机械力化学作用下的湿法界面改性作用，用于次序吸附重金属离子。作业环境好，无废水、废物排放，不另增加设备可实现材料的重复使用和有价元素资源化回收。

技术领域

本发明属于材料应用与资源回收技术领域，涉及一种硅基材料先处理一种有机污染物，然后进行机械力化学稳定并水热合成，再用其吸附污水中的金属离子，并通过机械力化学再生后，继续对污水中的重金属离子次序吸附，以此连续资源化处理，避免了二次污染的同时实现了资源的最大化利用。

技术背景

有机物废水和重金属废水是我国在工业化进程中所面临的问题，并且在环境中不能被有效降解，若不及时妥善处理，直接排出，会对环境和人体造成严重危害。通常处理这类废水常用的材料价格较高，

硅基材料(高岭土，沸石等)作为常见的矿产资源，由于其特殊的结构，具有足够数量的孔隙和较大的比表面，价廉易购，具备可以作为处理材料的基础，因此本研究选用钢渣为原料，进行有机废水和重金属废水处理的研究。因此，开发出能够利用硅基材料有效处理有机污染和重金属废水，将为有机废水和重金属废水处理提供一种新方法。

我国膨润土矿藏丰富，价格低廉，由于其独特的层状结构而具有极高的离子交换性能。朱利中等利用不同长度碳链的季铵盐混合改性，制备了一系列的双阳离子有机膨润土，在对苯酚、苯胺和对硝基苯酚的吸附研究中发现，不同碳链的季铵盐组成和配比影响了有机膨润土的层间距，进而影响了对有机物的去除效率。分子筛是一类具有规整晶体结构的硅酸盐或硅铝酸盐，由于具有独特的孔道结构、尺寸和极强的极性，因而对吸附的污染物分子大小和极性强弱表现出强烈的敏感性，特别是对小分子的醛、酮类其吸附能力要高于活性炭。活性氧化铝具有发达的微孔结构和丰富的比表面积，在吸附领域中常用于饮用水的脱氟和除砷。

有机高分子吸附材料按来源来分，包括离子交换树脂和各种天然高分子材料。离子交换树脂是一类具有特定官能团和空间网状结构的合成高分子材料，包括阳离子交换树脂和阴离子交换树脂，可用于选择性去除水中有机物、重金属回收及硬水软化，具有化学性质稳定、机械强度高、吸附能力强和再生筒单等优点。张剑波等人选用大孔强酸型离子交换树脂，用于吸附浓集有机物废水中的铜离子，结果显示，处理后Cu含量低于0.1pg/mL，同时树脂具有稳定的离子交换性能和良好的再生性能。

天然高分子吸附材料主要包括纤维素、淀粉和壳聚糖，具有来源丰富、价格低、可再生、无毒和生物相容性等特点。这类材料直接使用时，吸附能力往往不强，因此研究者们对它们进行了多种物理化学改性，以适应不同的污水处理体系。纤维素的改性主要是羟基的酯化、醚化反应以及接枝共聚反应，通过引入羧甲基、邻硫醇基和偕胺基等官能团去除水中的重金属和有机物。淀粉分子中同样含有大量的羟基，可以进行交联、醚化、酯化、氧化和接枝共聚反应。冯庆梅等以环氧氯丙烷交联淀粉，以硝酸铈铵为引发剂将丙烯腈接枝到淀粉上制备得到双变形淀粉，并成功用于对水中Cu²⁺和Cr(VI)的吸附。壳聚糖是是一种天然的氨基多糖，除羟基外，分子中还含有大量的氨基，容易与金属离子发生配位作用，并可借助氢键和离子键形成类似网状结构的笼形分子，从而能有效地吸附多种污染物，在水处理领域中具有广阔的应用前景。

本专利的主要特色是利用硅基材料如高岭土、沸石、硅藻土等进行简单的预处理，然后通过机械力化学与有机污染物相结合，通过低温水热反应使二者结合稳定，然后用来吸附重金属，并通过二次机械力化学方法完成吸附剂再生，实现次序吸附的目的如此循环处理，可以完成有机物－重金属离子次序吸附回用以实现资源化处理的连续吸附剂的制备。

发明内容

本发明提供了一种利用硅基材料制备次序吸附剂的方法，实现低成本的原料经处理后，可以达到次序吸附两种废水的目的，总体制备工艺流程见图1。