[发明专利]一种膨润土吸附金属离子及其再生的方法

说明书

技术领域

本发明涉及膨润土的再生,尤其吸附金属离子的膨润土能够反复利用,同时也实现了金属离子的资源化利用。

背景技术

随着现代工业的发展，金属离子废水的处理已经成为一个十分严重且亟待解决的问题，科研工作者开发了许多方法来处理金属离子废水，比如沉淀法、电解法、离子交换法、吸附法、电渗析法、反渗透法等，在以上各种水处理技术中，吸附技术由于其操作简便、成本低、效果好、材料来源广泛而倍受青睐；用于处理金属离子的吸附剂有很多种，比如活性炭、纳米金属氧化物、聚合物材料、粘土矿物和农业副产物等，作为一种廉价而且常见的层状硅酸盐粘土矿物，膨润土由于其储量丰富、价格低廉且吸附性能优异，因而在处理金属离子废水方面有着广泛应用。

期刊《Journal of Colloid and Interface Science》2005年第286卷第43页至第52页报道了R.Donat所撰写的关于天然膨润土吸附金属离子的热力学研究的文章。其发现膨润土对Pb²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Cd²⁺四种金属离子均有较好的吸附效果，而且膨润土对这四种金属离子的吸附选择性为：Pb²⁺>Cu²⁺>Ni²⁺>Cd²⁺。作者对膨润土吸附Pb²⁺和Ni²⁺的影响因素和相关机理进行了深入研究，发现膨润土吸附Pb²⁺和Ni²⁺的最佳pH均为3.0，达到最佳吸附效果的时间均为15min。机理分析表明，膨润土吸附Pb²⁺和Ni²⁺的过程均较符合Langmuir方程，而且，膨润土对Pb²⁺和Ni²⁺的吸附均为自发且吸热的过程，可以看出，该文章采用天然膨润土吸附多种金属离子均取得了较好的效果，但其没有探讨吸附剂的循环再生问题。

期刊《材料保护》2006年第39卷第65页至第67页报道了彭荣华所撰写的关于酸改性膨润土吸附去除镍镉离子的研究的文章，其改性方法为：将原土放入2.5mol/L的硫酸溶液中，在80℃下缓慢搅拌5h，过滤，蒸馏水洗涤至中性，真空抽滤，在120℃条件下活化1-2h，然后研磨过120目筛，其发现改性膨润土对Ni²⁺和Cd²⁺均具有较好的吸附性能，吸附Ni²⁺和Cd²⁺的最佳pH均为5.0-7.0，且达到最佳吸附效果的时间均为60min，通过对其饱和吸附容量进行测定，改性膨润土对两种金属离子的吸附能力为：Ni²⁺>Cd²⁺，同时，作者采用2.5mol/L的硫酸溶液使吸附了Ni²⁺或Cd²⁺的改性膨润土进行解吸再生，可以看出，该文章采用酸改性膨润土吸附两种金属离子均取得了较好的效果，并用强酸使吸附剂循环再生；但这种回收方法在实际应用中也有其局限性，比如机械设备易受腐蚀、操作危险性高、会产生大量废酸等。

经文献检索可知，膨润土对许多金属离子都展现出了良好的吸附性能，比如Pb²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺、Cr³⁺等。膨润土吸附金属离子的主要影响因素有：温度、溶液浓度及液固比、pH值、吸附时间、膨润土粒度等。根据目前的研究水平来看，膨润土在处理金属离子废水时，以选用原土或者与其它材料组成的复合吸附剂为宜；因为虽然经过一些方法改性之后，膨润土的吸附性能可能会有所改善，但这往往大大增加了成本，虽然膨润土在吸附金属离子方面具有较好的处理效果，但如果不对其进行循环再生，就必然加大了膨润土的用量和成本，并很有可能会造成二次污染。目前大多数文献均采取在强酸或强碱条件下解吸的方法使吸附过金属离子的膨润土再生，但是这同样会产生大量的废酸或废碱，而且通过解吸收集到的金属离子如果不进行进一步转化，同样具有一定的危险性，可能会造成二次污染。