[发明专利]一种利用矿渣制备染料吸附剂的方法

说明书

本发明公开了一种利用矿渣制备染料吸附剂的方法。首次以含氟硅渣为硅源，以多糖类聚合物海藻酸钠为添加剂，无机酸为催化剂，经过溶胶凝胶、陈化以及冷冻干燥获得结构、形状稳定的二氧化硅/海藻酸钠复合气凝胶，以其为吸附剂，能快速、有效地吸附水相中的孔雀石绿，实现污染水资源的净化。

技术领域

本发明属于吸附材料领域，具体涉及一种利用矿渣制备染料吸附剂的方法。

背景技术

工业生产过程中所产生的固体废弃物大多数未被有效处置与利用，通常自然暴露堆积或掩埋在浅地表面。经过长期的雨淋、地表径流的渗入，固体废弃物中残留的重金属物、有机物等各类危害物扩散至地下水、土壤等危害人体健康甚至破坏生态环境。如湿法磷加工后的矿渣，酸性极强，含有氟元素和重金属，若不利用对周边环境产生极大破坏。但对其进行成分分析发现，该矿渣还含有大量的硅。对氟和硅进行充分利用既可以保护环境又可以充分利用免采自然资源。

孔雀石绿是一种合成的有毒的三苯甲烷类化合物，既是染料又是一种杀菌剂，被广泛的用于食品染色剂、食品添加剂、杀菌剂、驱虫剂和水产业的生物杀灭剂；同时作为一种碱性染料，可用于丝绸、羊毛、黄麻、皮革、棉、造纸和塑胶等。其官能团-三苯甲烷被确证具有高毒、高残留、“三致”等毒副作用。

由于孔雀石绿有毒性、致癌性，所以其染料废水需要经过处理才能够排放。主要的处理方法有物理法、化学法和生物法。吸附是利用比表面积大以及有多孔结构或有极性基团的材料，通过分子间相互作用将污染物黏附在吸附剂上，其中吸附法的应用范围广、吸附效率高、方法简单易行。活性炭是最为常见的吸附材料，但其生产成本较高且再生水平低。吸附法主要存在吸附能力低、制备工艺复杂和成本较高的问题。目前，将硅渣等工业固体废弃物应用在吸附领域的报道十分罕见，同时，二氧化硅基吸附剂在孔雀石绿方面的吸附报道较少且存在吸附量小的问题，因此二氧化硅基吸附剂在孔雀石绿吸附方面的研究还有待进一步探索。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用矿渣制备染料吸附剂的方法。制备工艺简单，制得的二氧化硅/海藻酸钠复合气凝胶作为吸附剂，能快速、有效地吸附水相中的孔雀石绿，实现污染水资源的净化。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用矿渣制备染料吸附剂的方法，包括以下步骤：

（1）配制一定浓度的氢氧化钠溶液，并加入0.75~2.25g的矿渣二氧化硅，在水浴锅中恒温搅拌一段时间，形成模数为1~3的矿渣水溶液。

（2）称取0.15g~0.4g的海藻酸钠加入矿渣水玻璃溶液中，搅拌分散形成均一的混合溶液，以盐酸为催化剂，采用溶胶凝胶法获得矿渣二氧化硅凝胶，在室温下陈化24h。

（3）采用冷冻干燥法，将矿渣二氧化硅凝胶置于冷冻干燥机，预冻温度为-70℃，预冻时间为12h，设置真空干燥时间为24h，得到矿渣二氧化硅气凝胶。

优选地，所述的氢氧化钠溶液的浓度最佳为1.5mol/L。

优选地，所述的恒温反应温度为80℃，反应时间为3h。

优选地，所述的海藻酸钠的添加质量为含氟硅渣添加质量的20%。

优选地，所述的矿渣水溶液的模数为2。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明首次将工业的固体废弃物应用在吸附领域，成本低廉。制备工艺简单，使用的试剂价格便宜、种类和用量都少。与现有二氧化硅基吸附剂相比，本发明制得的吸附剂在吸附水相中的孔雀石绿有非常优异的吸附效果，其吸附量可达到400mg/g以上，且吸附动力学快，在吸附的前两小时内能快速吸附水相中的孔雀石绿，且其吸附率最终能达到100%。

附图说明

图1为实施例1与对比例1的二氧化硅气凝胶的宏观照片。

图2为实施例1中孔雀石绿溶液吸附前后的宏观照片对比图。