一種碳酸鈣磁性吸附劑制備方法及其應用技術

本發明專利技術涉及一種碳酸鈣磁性吸附劑制備方法及其應用。本發明專利技術的碳酸鈣磁性吸附劑由Na

Calcium carbonate magnetic adsorbent, preparation method and application thereof

The invention relates to a calcium carbonate magnetic adsorbent, a preparation method and an application thereof. The calcium carbonate magnetic adsorbent of the invention is composed of Na

【技術實現步驟摘要】
一種碳酸鈣磁性吸附劑制備方法及其應用
本專利技術涉及吸附劑領域，尤其涉及一種碳酸鈣磁性吸附劑制備方法及其應用。
技術介紹
隨著工業的快速發展，重金屬離子的任意排放已經成為一個嚴重的環境問題。與有機污染物相比，重金屬離子的危害傾向于在生物積累。因此，去除廢水中的重金屬離子，如汞、鎘、砷、鉛、鉻等，對于保護人類和環境都是非常重要的。值得指出的是，砷、鉻和鉛是眾所周知的導致多種疾病的高度有毒重金屬離子，如肺癌和皮膚癌，許多心血管和神經系統疾病，腎臟和肝臟功能障等?；谥亟饘匐x子的高毒性及對人類健康的危害，WHO(世界衛生組織)設立國際飲用水標準規定了各種重金屬離子最高含量。然而，不幸的是，污染飲用水和地面水源仍在增長。根據世衛組織的報告，全世界大約有2億人(主要集中在南亞和拉丁美洲國家)的飲用水中砷濃度超過推薦的標準。因此，處理含重金屬離子的水資源對公眾健康是至關重要的。碳酸鈣是自然界中最便宜的多孔材料之一，其作為重金屬離子吸附劑對人類是無害的。此外，由于碳酸鈣和重金屬離子之間的反應，極大增加了金屬離子的吸附容量。然而，這種吸附劑很難與廢水分離，并且還需進一步處理污泥，從而限制其在廢水處理中的實際應用。為此，易于通過磁分離技術分離的碳酸鈣磁性吸附劑應運而生，如納米Fe3O4顆粒。我們結合碳酸鈣和Fe3O4的優異性能，提供一種碳酸鈣磁性吸附劑，該碳酸鈣磁性吸附劑中針狀結構的Fe3O4鑲嵌在CaCO3粒子中，從而Fe3O4與CaCO3產生了協同效應，該吸附劑呈現的介孔結構極大地增強去除重金屬離子的能力，通過結合磁分離技術，可快速分離出含有重金屬離子的吸附劑，本專利技術的碳酸鈣磁性吸附劑在含有As(V)、Cr(VI)和Pb(II)的重金屬離子廢水處理等方面具有良好的應用前景。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種碳酸鈣磁性吸附劑制備方法及其應用。實現本專利技術目的的解決方案為：所述的一種碳酸鈣磁性吸附劑制備方法及其應用，如下：（1）在一個50mL燒杯中加入12-15mLNa2CO3水溶液，其中Na2CO3水溶液濃度為0.20mol/L，之后加入0.4-0.6mL十八烷基三甲氧基硅烷C18TMS，常溫下攪拌20min后，得到Na2CO3與十八烷基三甲氧基硅烷C18TMS的混合溶液備用；（2）在一個50mL燒杯中加入12-15mLCaCl2水溶液，其中CaCl2水溶液濃度為0.20mol/L，之后加入0.4-0.5gFeSO4·7H2O粉末，常溫下快速攪拌1min后得到FeSO4與CaCl2的混合溶液備用；（3）將步驟（2）所得的FeSO4與CaCl2的混合溶液倒入分液漏斗中，再由分液漏斗向步驟（1）所得的Na2CO3與十八烷基三甲氧基硅烷C18TMS的混合溶液中緩慢滴加此FeSO4與CaCl2的混合溶液，并攪拌混合，直至滴加完畢，此時燒杯中為懸濁液；（4）將步驟（3）所得的懸濁液轉移至聚四氟乙烯高壓反應釜中，加熱至85℃，釜內壓力保持在20-25MPa，保溫保壓8h，然后將釜內的產物用高速離心機離心5min，轉速為5000r/min，之后將離心得到的固體用去離子水沖洗8-10次，再轉移至90℃烘箱烘干得到碳酸鈣磁性吸附劑；（5）一種碳酸鈣磁性吸附劑在處理含有As(V)、Cr(VI)和Pb(II)廢水的中的應用：在廢水池中通入含有HAsO42-、Cr2O72-和Pb2+的廢水，調節廢水的pH=10，加入碳酸鈣磁性吸附劑，勻速攪拌0.5h，接著將廢水迅速通過強度為1.5T的磁場，之后將廢水通入磁分離裝置，濾出處理完的廢水，即完成對含有As(V)、Cr(VI)和Pb(II)廢水的處理；（6）收集處理完畢的碳酸鈣磁性吸附劑，并用0.01mol/L的HCl調節至pH=3，震蕩10min，過濾后轉移至90℃烘箱烘干，實現該碳酸鈣磁性吸附劑的再生。所述步驟（5）中碳酸鈣磁性吸附劑在處理重金屬離子廢水時對應廢水體積所加入的劑量為0.5-1g/L，其中廢水中的As(V)濃度應小于5000μg/L，Cr(VI)濃度應小于5000μg/L，Pb(II)濃度應小于10000μg/L。本專利技術與現有技術相比，其有益效果是：（1）本專利技術制備的碳酸鈣磁性吸附劑通過水熱合成法合成，該制備過程簡單，實驗條件溫和，使用原料價格相對低廉，成本較低；（2）本專利技術制備的碳酸鈣磁性吸附劑具有優異的As(V)、Cr(VI)和Pb(II)三種重金屬離子吸附性能，對三種重金屬離子的吸附率均大于99.9%，通過結合磁分離技術，該碳酸鈣磁性吸附劑易于快速從廢水中分離；（3）本專利技術制備的碳酸鈣磁性吸附劑中針狀結構的Fe3O4鑲嵌在CaCO3粒子中，從而Fe3O4與CaCO3產生了協同效應，比通過水熱合成法單獨合成的Fe3O4或CaCO3有更好的重金屬離子吸附性能，對三種重金屬離子的平均吸附率是Fe3O4吸附劑的2倍，是CaCO3附劑吸的3.6倍；（4）本專利技術制備的碳酸鈣磁性吸附劑在重金屬離子吸附完畢后，收集吸附完畢的該碳酸鈣磁性吸附劑置于pH=3的酸性條件下洗滌，可實現該碳酸鈣磁性吸附劑的再生，并且再生五次后對As(V)、Cr(VI)和Pb(II)三種重金屬離子的平均吸附性能僅下降了3%，具有良好的經濟性能；（5）本專利技術制備的碳酸鈣磁性吸附劑呈介孔結構，極大地增強去除重金屬離子的能力。附圖說明圖1為實施例1所制備的碳酸鈣磁性吸附劑、對比例1所制備的Fe3O4吸附劑和對比例2所制備的CaCO3吸附劑用于測試As(V)、Cr(VI)和Pb(II)三種重金屬離子的吸附率。圖2為實施例1所制備的碳酸鈣磁性吸附劑再生多次后吸附效果的變化情況。具體實施方式下面結合具體實施例，進一步闡述本專利技術。應理解，這些實施例僅用于說明本專利技術而不用于限制本專利技術的范圍。此外應理解，在閱讀了本專利技術講授的內容之后，本領域技術人員可以對本專利技術作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。實施例1（1）在一個50mL燒杯中加入15mLNa2CO3水溶液，其中Na2CO3水溶液濃度為0.20mol/L，之后加入0.5mL十八烷基三甲氧基硅烷C18TMS，常溫下攪拌20min后，得到Na2CO3與十八烷基三甲氧基硅烷C18TMS的混合溶液備用；（2）在一個50mL燒杯中加入15mLCaCl2水溶液，其中CaCl2水溶液濃度為0.20mol/L，之后加入0.5gFeSO4?7H2O粉末，常溫下快速攪拌1min后得到FeSO4與CaCl2的混合溶液備用；（3）將步驟（2）所得的FeSO4與CaCl2的混合溶液倒入分液漏斗中，再由分液漏斗向步驟（1）所得的Na2CO3與十八烷基三甲氧基硅烷C18TMS的混合溶液中緩慢滴加此FeSO4與CaCl2的混合溶液，并攪拌混合，直至滴加完畢，此時燒杯中為懸濁液；（4）將步驟（3）所得的懸濁液轉移至聚四氟乙烯高壓反應釜中，加熱至85℃，釜內壓力保持在20-25MPa，保溫保壓8h，然后將釜內的產物用高速離心機離心5min，轉速為5000r/min，之后將離心得到的固體用去離子水沖洗8-10次，再轉移至90℃烘箱烘干得到碳酸鈣磁性吸附劑；（5）將步驟（4）得到的碳酸鈣磁性吸附劑應用于處理含有As(V)、Cr(VI)和Pb(II)廢水：在廢水池中通入本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種碳酸鈣磁性吸附劑制備方法及其應用，其特征在于，所述的一種碳酸鈣磁性吸附劑制備方法及其應用，步驟如下：（1）在一個50?mL燒杯中加入12?15?mL?Na

【技術特征摘要】
1.一種碳酸鈣磁性吸附劑制備方法及其應用，其特征在于，所述的一種碳酸鈣磁性吸附劑制備方法及其應用，步驟如下：（1）在一個50mL燒杯中加入12-15mLNa2CO3水溶液，其中Na2CO3水溶液濃度為0.20mol/L，之后加入0.4-0.6mL十八烷基三甲氧基硅烷C18TMS，常溫下攪拌20min后，得到Na2CO3與十八烷基三甲氧基硅烷C18TMS的混合溶液備用；（2）在一個50mL燒杯中加入12-15mLCaCl2水溶液，其中CaCl2水溶液濃度為0.20mol/L，之后加入0.4-0.5gFeSO4·7H2O粉末，常溫下快速攪拌1min后得到FeSO4與CaCl2的混合溶液備用；（3）將步驟（2）所得的FeSO4與CaCl2的混合溶液倒入分液漏斗中，再由分液漏斗向步驟（1）所得的Na2CO3與十八烷基三甲氧基硅烷C18TMS的混合溶液中緩慢滴加此FeSO4與CaCl2的混合溶液，并攪拌混合，直至滴加完畢，此時燒杯中為懸濁液；（4）將步驟（3）所得的懸濁液轉移至聚四氟乙烯高壓反應釜中，加熱至85℃，釜內壓力保持在20-25MPa，保溫保壓8h，然后將釜內...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周駿，
申請(專利權)人：嘉興德揚生物科技有限公司，
類型：發明
國別省市：浙江,33