[发明专利]一种基于海绿石的复合型重金属废水处理多孔材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种基于海绿石的复合型重金属废水处理多孔材料及其制备方法和应用，所述多孔材料由以下按照重量份的原料制得：海绿石23‑32份、脱乙酰甲壳素15‑21份、钠基膨润土13‑18份、造孔剂8‑15份、氧化石墨烯4‑10份、氢氧化钠2‑9份。本发明先得到复合粉末，然后经CIP压制成压坯，压坯在造孔剂的作用下经固相烧结工艺，将烧结过程控制在烧结中期结束，使多孔材料在保证基体强度的同时，产生大量的孔隙，保证孔隙度的要求，并得到自承重结构，满足可再生利用的要求，将其用于吸附脱除重金属废水中的铅和铜，具有优异的吸附脱除效果。

技术领域

本发明属于环保材料技术领域，具体涉及一种基于海绿石的复合型重金属废水处理多孔材料及其制备方法和应用。

背景技术

水体污染中，含有重金属的废水对人居环境造成了巨大的威胁。目前，重金属废水处理主要有化学法、物理法和生物法三大类，其中以物理法中的吸附法为最常用的方法之一。常用的吸附剂包括天然材料和人工材料两种，天然材料材料包括活性炭、矿物质等，人工材料包括改性矿物基材料和改性纳米粉体材料等。一般来说，天然材料较易获取，成本较低，但吸附效果较差，难以广泛利用；现有的技术一般围绕着矿物基粉体材料进行表面改性，而由于矿物基粉体材料基体强度不高，无自承重结构，造成其再生困难等问题。

海绿石是自然界常见的硅酸盐矿物之一。海绿石具有较大的比表面积和孔容，其结构单元层为2层硅氧四面体夹带1层铝氧八面体，靠共用的氧原子连接，在四面体和八面体内可以发生同晶置换，晶胞内高价硅离子Si⁴⁺、铝离子Al³⁺能部分或全部的被其他低价阳离子置换，结果使海绿石单位晶胞带负电荷，成为一个大负离子团，其层间的阳离子也可以互相交换，决定其能有效吸附废水中的重金属离子。目前，以海绿石为基础材料制备的重金属吸附材料一般为粉末状，对重金属废水进行处理后仍需进行过滤及收集，且过滤及分离难度较高，造成其难以回收再利用的现状。如何能在现有的技术上进一步提高基于海绿石的吸附材料的重金属吸附性能及可再生性能，是目前待解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于海绿石的复合型重金属废水处理多孔材料及其制备方法和应用，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于海绿石的复合型重金属废水处理多孔材料，由以下按照重量份的原料制得：海绿石23-32份、脱乙酰甲壳素15-21份、钠基膨润土13-18份、造孔剂8-15份、氧化石墨烯4-10份、氢氧化钠2-9份。

作为优选，所述基于海绿石的复合型重金属废水处理多孔材料，由以下按照重量份的原料制得：海绿石28份、脱乙酰甲壳素19份、钠基膨润土16份、造孔剂12份、氧化石墨烯6份、氢氧化钠5份。

作为优选，所述造孔剂为淀粉、碳粉、碳酸氢铵、PMMA微球、PS微球中的一种或几种的组合。

本发明还提供了上述基于海绿石的复合型重金属废水处理多孔材料的制备方法，步骤如下：

1)将氢氧化钠与蒸馏水混合，制得氢氧化钠溶液；

2)将海绿石、脱乙酰甲壳素、钠基膨润土分别放入破碎机中进行破碎，然后过400目筛，分别获得海绿石粉末、脱乙酰甲壳素粉末和钠基膨润土粉末；

3)分别称取海绿石粉末、脱乙酰甲壳素粉末和钠基膨润土粉末，加入至氢氧化钠溶液中，搅拌至充分混合后，静置分层；

4)去除上清液，并用蒸馏水将下层沉淀物洗涤；

5)将洗涤后的沉淀物与蒸馏水混合，并加入氧化石墨烯，搅拌至充分混合后，经真空抽滤得滤渣；

6)将步骤5的滤渣真空干燥后研磨成粉并加入造孔剂，混合均匀后得到复合粉末；

7)将复合粉末放入模具中，经CIP压制成型得到中空管状压坯；