[发明专利]一种高效吸附铜离子的SiO2

说明书

一种高效吸附铜离子的SiO₂‑Al₂O₃‑CaO‑MgO四元体系吸附剂的制备方法，属于建筑材料技术领域。将工业原料粉煤灰、石灰石、镁渣混合均匀后煅烧，冷却后造粒粉磨即可得到四元体系吸附剂，其化学组成主要为SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO，各化学组成的含量为26‑42％、6‑17％、38‑49％、1‑13％，矿物组成主要包括大量的玻璃相以及少量的结晶相。化学组成的含量为32.74％SiO₂、14.88％Al₂O₃、46.22％CaO、6.16％MgO的四元体系吸附剂对铜离子的去除率可达100％。本发明工艺简单、设备简单，并且能高效的去除废水中的铜离子，具有重大的应用前景。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种高效吸附铜离子的 SiO₂-Al₂O₃-CaO-MgO四元体系吸附剂的制备方法。

背景技术

铜废水污染是重金属废水污染中比较常见的一种，石油冶炼、黄铜制造、采矿、电池制造等行业是造成环境中铜排放的主要渠道。铜是人体生长发育必不可少的一种微量元素，其辅助造血功能对人体健康起着至关重要的作用，但是，人体超额摄入铜可能会导致严重的身体疾病，比如肾脏损伤、毛细血管损伤、肝脏损伤以及贫血等。因此，含铜废水在排放前进行处理是十分必要的。

目前，对于废水中重金属离子的去除方法主要有化学沉淀法、离子交换法、吸附法、膜过滤法和电化学方法等。吸附法是一种利用固体吸附剂去除废水中杂质的方法，这种方法的优势主要有反应过程速度快、吸附效率高、操作设施方便简单等，因此，越来越多的人将这种方法用来进行废水中重金属杂质的去除。近年来，处理重金属废水应用比较多的吸附剂主要有活性炭、农业固废、工业固废、一些天然吸附剂等，其中活性炭已被成熟应用于处理铬、砷、铜等重金属废水，但是由于活性炭对其他很多重金属不易或难吸附，并且使用寿命短，所以活性炭在应用中还存在一定的局限性。

高炉渣是在高炉炼铁过程中产生的一种玻璃体结构的固体废弃物，它的主要成分包括CaO、SiO₂、MgO以及Al₂O₃等，这种物质属于硅酸盐体系，主要是硅氧四面体[SiO₄]^4-在聚合作用下通过互相连接而形成的网络状结构。目前的一些表明，炼钢厂直接排放的特定化学组成的高炉渣矿物组成主要为玻璃相，含量可达95％以上，对重金属离子的去除效果不理想。因此，利用廉价工业原料，模拟高炉渣的制备过程，通过改变高炉渣的化学组成，增加结晶相的组分，寻找一种工艺简单、对重金属离子去除效率高的 SiO₂-Al₂O₃-CaO-MgO四元体系吸附剂，将极大有利于工业废水的处理。

发明内容

针对以上问题，本发明提供一种工艺简单、设备简单、铜离子去除率高、有效节约资源和降低生产成本的SiO₂-Al₂O₃-CaO-MgO四元体系吸附剂的制备方法。

本发明采用的具体方案如下：

将工业原料粉煤灰、石灰石、镁渣混合均匀后放入高温炉中进行煅烧，煅烧气氛为空气，升温制度为原料由室温经100min升至1500℃，保温30min 后出炉，用风扇冷却装置进行冷却处理，冷却后进行造粒，采用玛瑙行星球磨机粉磨后过200目分样筛，即得到SiO₂-Al₂O₃-CaO-MgO四元体系吸附剂。其中所用的各工业原料的化学组成如表1：

表1 工业原料的化学组成(％)