[发明专利]一种同时去除选矿废水中重金属和酚类有机物的吸附剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于粘土矿物加工利用领域，具体涉及了一种同时去除选矿废水中重金属和酚类有机物的吸附剂及其制备方法。

背景技术

进入21世纪以来我国有色金属工业得到进一步发展，产业规模已跃升到世界第一。在有色金属冶炼生产过程中，金属选矿-冶炼等废水除含有大量重金属化合物外，由于在生产过程中使用大量的黄药和黑药，矿石浮选时采用各种有机和无机浮选药剂，浮选药剂经过转化后易形成酚类等有机物，因此排放废水中往往同时含有重金属和酚类有机物等污染物质。复合废水在构成水环境重金属污染的同时必将构成有毒有害有机物污染，严重威胁饮用水安全，危害人体健康。因此，在开展重金属污染防治的同时治理有机物污染(如同时含有重金属和有机物的选矿废水)，研发能够同时去除重金属和有机污染物的高效、经济的处理方法与技术，具有十分重要的意义。

对于重金属-有机物复合污染废水的处理，传统方法有吸附法、强化混凝法、光化学催化法、生物法及膜法等，其中吸附法是一种高效经济的处理技术。吸附剂的种类很多，常用吸附剂为活性炭和腐殖酸类。活性炭吸附能力强，制备容易，但价格较高，再生困难，一般不能重复使用。腐殖酸类吸附剂存在吸附(交换)容量不高，适用的pH值范围较窄，机械强度低等问题。膨润土作为一种天然、高效且价格低廉的吸附剂得到广泛关注，同时其结构和功能可调，经过无机或有机改性的粘土矿物，对重金属和有机物的吸附性能良好，有广阔的应用前景。

对膨润土(Bentonite)进行改性能提高其吸附性能和效率。目前常用的两类改性方法各有其长、又各有不足：用季铵盐阳离子表面活性剂改性后的有机膨润土吸附有机污染物的性能较好，但难以去除无机类污染物；用金属聚阳离子改性后的无机柱撑膨润土，能有效吸附重金属等无机污染物，但对有机类污染物的吸附效果不很理想。

孙洪良等人，“表面活性剂改性的螯合剂有机膨润土对水中有机污染物和重金属的协同吸附研究”，《高等学校化学学报》，第28卷，2007年8期，1475-1479页公开了用季铵盐阳离子表面活性剂和有机螯合剂复合改性的膨润土。孙洪良，“有机膨润土吸附水中重金属和有机污染物的性能及机理研究”，《化学研究与应用》，第19卷第7期，2007年7月，745-751页公开了季铵盐和螯合剂改性的膨润土。但是季铵盐表面活性剂和螯合剂改性的膨润土的稳定性、长效性和耐稍高温度的能力仍然不足。

发明内容

针对同时含有重金属和有机物的复合废水(如选矿废水)，本发明用季鏻盐表面活性剂和螯合剂改性制得新型螯合柱撑有机膨润土。表面活性剂先被交换到膨润土层间，螯合剂通过表面活性剂的疏水键合作用也进入层间，增大了层间距并使层间具有疏水性，加强了对酚类有机物的吸附，同时螯合剂与重金属形成配合物，可以实现同时去除选矿废水中重金属和酚类有机污染物。

本发明的一个目的是提供一种同时去除废水中重金属和酚类有机物的吸附剂，该吸附剂是用阳离子表面活性剂和螯合剂对膨润土进行改性而获得的，其中阳离子表面活性剂是季鏻盐阳离子表面活性剂或由99.9-50wt％(优选95-60wt％，更优选92-70wt％)的季鏻盐阳离子表面活性剂和0.1-50wt％(优选5-40wt％，更优选8-30wt％)的季铵盐阳离子表面活性剂组成。

膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿物，因此，膨润土与蒙脱石有时互换使用。蒙脱石结构是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的2∶1型晶体结构，由于蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子，如Cu、Mg、Na、K等，且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不牢固，易被其它阳离子交换，故具有较好的离子交换性。

类似地表述，所述膨润土的结构单位晶胞由两层硅氧四面体加一层铝氧八面体构成，具有很强的阳离子交换能力。

优选，季鏻盐阳离子表面活性剂具有通式P⁺R1R2R3R4X^-，其中R1、R2、R3和R4彼此相同或不同，并且各自独立地是C1-C20烷基，C3-C10环烷基，C6-C10芳族基，X^-是阴离子，例如Cl^-或Br^-。优选的是，R1、R2、R3和R4中的一个是长链烷基例如C14-C18烷基如C14烷基(十四烷基)、C15烷基(十五烷基)、C16烷基(十六烷基)、C17烷基(十七烷基)或C18烷基(十八烷基)，其它三个各自独立地是C1-C4烷基(例如C2-C3烷基)，C3-C6环烷基(例如C4-C5环烷基)，C6-C7芳族基(即苯基或苄基)。