[发明专利]利用镁铝碱式盐对高岭土改性制备重金属离子吸附剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸附剂的制备方法，进一步是指利用镁铝碱式盐([Mg_0.25Al_0.75(OH)₂]^0.75+(NO₃^-)_0.75·mH₂O)对高岭土改性制备重金离子吸附剂的方法。

背景技术

随着采矿、电镀、化工、制革、冶炼等行业的发展，大量未经妥善处理工业废水的排放导致水体重金属污染加剧。由于重金属不易采用物理、化学或生物方法使其分解破坏，而只能转移其存在的位置或改变其物理和化学形态，且其具有富集性，因此，对生态环境及人体健康危害极大。对此，世界各国颁布的各类水质标准中对重金属离子的含量均提出了严格的限制要求。研发经济高效的重金属去除方法迫在眉睫。

目前去除水中重金属离子的方法一般有：混凝法、化学沉淀法、膜分离法、离子交换树脂法、生物法、吸附法等。混凝法是利用投加混凝剂所形成的絮体吸附去除重金属离子，该法需消耗较大量的混凝剂，成本较高，常规水质条件下重金属离子的去除效果不理想；化学沉淀法是把重金属离子转化成难溶于水的硫化物或氢氧化物等盐类后进行沉淀去除，具有流程简单、处理成本低等优点，但渣量大、含水率高、脱水困难，且有二次污染的风险，而且由于该法所基于溶度积的原理，它无法处理重金属离子浓度较低的废水；膜分离法是利用膜的选择性，以膜两侧存在的能量差作为推动力，允许某些组分透过而保留混合物中其他组分，从而达到分离目的的技术，它能有效的去除水中的重金属离子，但处理成本很高；离子交换树脂法是通过离子交换树脂将溶于水中的重金属离子交换到树脂中，以此去除或回收重金属离子，但离子交换树脂价格昂贵，且再生需消耗大量药剂；生物法是生物体借助物理、化学作用吸附重金属离子，具有节能、处理效率高、易于分离回收重金属等优点，但生物法需要进行生物的引种、培养以及营养物质补给，运行操作不便；而且当重金属离子浓度较高时，会对生物产生毒副作用，引起生物反应效率降低甚至失效；吸附法是利用多孔性固态物质吸附去除水中污染物的一种传统方法，具有原料来源多样，使用操作简便、可再生等优点，目前应用较广，但适用于重金属去除的高效、经济的重金属离子吸附剂尚不多见。

综上所述，水中重金属去除方法在净化效率、使用方便及经济效益等方面还存在诸多问题。开发高效、价格低廉的重金属离子吸附剂及相关技术已成为环保领域的当务之急。

高岭土为一种资源丰富、价格低廉的天然矿物材料，作为潜在的吸附剂已越来越引起人们的关注。高岭土主要矿物成分是高岭石和多水高岭石，其主要化学成分是Al₂O₃、SiO₂，此外还含有少量的Fe₂O₃、TiO₂以及微量的K₂O、Na₂O、CaO和MgO等。高岭土在水中能分散成颗粒带负电的胶态悬浮液。由于高岭土的典型孔结构是平行壁和狭缝状的毛细孔，孔分布范围广，主要以大孔和微孔为主，但数量较少，孔体积和比表面积较低，离子交换能力较小，吸附能力很难达到直接用于重金属污染处理的要求。但高岭土颗粒较小，具有很大的残缺表面，层间结合能力较弱，因此提供了应用物理、化学等处理方法改变其形态和结构，从而提高其重金属吸附去除能力的可能性。

镁铝碱式盐具有一定的重金属吸附能力，但它是一种不溶于水的晶体物质，粒度大，分散性差，且不能悬浮分散在液相溶液中，影响其对重金属的吸附性能。本发明将由Mg(NO₃)₂·6H₂O和Al(NO₃)₃·9H₂O形成的带正电荷的镁铝碱式盐小晶粒沉积分散在高岭土颗粒上，以增大镁铝碱式盐在液相中的分散度，使高岭土对重金属的吸附能力得到极大的改善和提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种重金属离子吸附剂的制备方法，该方法利用镁铝碱式盐([Mg_0.25Al_0.75(OH)₂]^0.75+(NO₃^-)_0.75·mH₂O)对高岭土改性制备重金离子吸附剂。本发明的改性高岭土重金属离子吸附剂对水中重金属离子的去除具有高效低能耗、经济环保、便于工业化生产等优点。