专利名称：一种去除天然水体中铬离子的复合吸附材料及其制备方法
技术领域：
本发明是一种去除天然水体中铬离子的复合吸附材料及其制备方法，具体涉及含铬离子的污水的处理，属于环境保护中污水净化处理领域。
背景技术：
铬，是人体必需的微量元泰，但环境中高浓度的铬对人体能够产生危害。研究表明，六价铬的毒性高于三价铬。铬化合物急性中毒的事例很少，在大多数场合都是慢性中毒。中毒多发生在从事铬酸盐类生产的工人中间。当空气中的价铬的浓度高于O. 05mg/m3时，就能危害鼻组织，当六价铬浓度达O. 01mg/m3时,就会强列的抑制人体的的嗅觉。此外，铬对呼吸器官还有致癌作用。水环境中的铬主要来自于金属制品加工、化工、制革及纤维加 工等行业，广泛存在于工业排水中，对人类健康和生态环境的危害严重。公开号为CN1623696已公开了一种减少六价铬离子污染的方法，利用细磨后的高炉矿渣进行吸咐，然后其缺点在于，吸附对象局限于六价铬离子，并且只能减少污染，不能处理彻底。目前，对于含铬污水的处理持术包括沉淀法、还原法、萃取法、液膜分离法、生物吸附法等，其中应用最广泛的为沉淀法。然而，沉淀法中过滤用的微孔塑料管容易堵塞、清理不便，处理工艺流程复杂还原法易造成二次污染、能耗高萃取法，成本较高并且萃取剂易受污染；液膜法，投资大、运行费用高、薄膜的寿命短，主要用于回收附加值高的物质；生物吸附法，当前所使用的生物吸附剂难于重复使用，吸附剂的颗料尺寸、形状和机械性能适应性差，对金属的吸收和解吸速度较慢等。因而，当前处理污水中的铬离子的现状有待改
盡
口 ο
钢渣，作为一种产量很大的工业废弃物，具有多孔性和吸附性强的特点，因而可作为一种廉价吸附剂。研究发现，钢渣对铬离子的吸附率可达99%以上。硅胶，由于铝改性，使其对水分子有更强的作用，与改性前的硅胶相比，吸附性能明显提高，同时，由于材料表面Al-O-Si键的形成，增强了孔道骨架的支撑力，提高了材料的机械细度。因此，钢渣-铝改性硅胶结合了两种材料的优点，将提供一种深度处理含铬离子污水的新思路。
发明内容
本发明针对当前应用最广泛的沉淀法易堵塞、工艺流程复杂、费用高等缺点，提供了一种去除天然水体中铬离子的复合吸附材料及其制备方法。本发明具有成本低、制备过程简单、吸附效率高，以废治废等特点。为达到上述目的，本发明的技术方案案如下
(1)取钢洛50 IOOg,用玛瑙研钵研磨,过200目筛；
(2)取5 15g上述钢渣与10 20g铝改性硅胶混合，共同放入装有250mL聚丙烯的锥形瓶中，置于水浴恒温振荡器中，在温度为18 38°C、转速60 240rpm的条件下，振荡23h，取出；
(3)用清水反复洗涤3 5次，在30 40°C下烘干，即完成钢渣-铝改性硅胶的制备。所述的铝改性硅胶的制备方法为
(1)首先取陶瓷纤维纸40 50g，浸入IOOml质量分数为20 30%的水玻璃溶液中30 40min后取出
(2)烘干，再浸入80ml的浓度为5 15%的铝盐溶液中，静置反应2h后，取出； (3)用清水反复洗涤3 5次，在50 150°C条件下烘干后，自然冷却，却完成了铝改性硅胶的制备。所述的一种去除天然水体中铬离子的复合吸附材料及其制备方法，其特征在于水玻璃即为硅酸钠，是一种水溶性硅酸盐。所述的一种去除天然水体中铬离子的复合吸附材料及其制备方法，其特征在于钢渣是取自同一批次的钢渣。本发明所遵循的原理是硅胶本身即是具有吸附性能的载体，铝离子的改性，大大提高了硅胶的吸附性能和机械强度。钢渣本是工业废弃物，利用其对铬离子的吸附性，吸附污水中的铬离子，使其负载于铝改性硅胶上，达到去除天然水中铬离子的目的。本发明为实现治污目的所采用的具体应用方法为将制备好的复合吸附材料制成颗粒状，取其中10g，投放到体积为300mL、铬离子浓度为200mg/L污水中，调节pH为7. 0，静态吸附2h后，测得污水中铬离子浓度在O. 01mg/L以下，达到污染物排入标准，出水达标排放。本发明的有益效果如下
(1)钢渣材料对铬离子的吸附能力达99%以上，经本发明制备的复合吸附材料处理后，出水将稳定达标，不会造成危咅；
(2)本发明所选用的原料钢渣本是工业废弃物，以废治废，避免了钢渣对环境的污染，又物尽其用，体现了绿色环保的宗旨，也大大降低了本发明的成本。
具体实施例方式本发明所采用的技术方案如下
首先取陶瓷纤维纸40 50g，浸入IOOml质量分数为20 30%的水玻璃溶液中30 40min后取出；烘干，再浸入80ml的浓度为5 15%的铝盐溶液中，静置反应2h后，取出；用清水反复洗涤3 5次，在50 150°C条件下烘干后，自然冷却，即完成了铝改性硅胶的制备；取钢渣50 100g，用玛瑙研钵研磨，过200目筛；取5 15g上述钢渣与10 20g铝改性硅胶混合，共同放入装有250mL聚丙烯的锥形瓶中，置于水浴恒温振荡器中，在温度为18 38°C、转速60 240rpm的条件下，振荡2 3h，取出；用清水反复洗涤3 5次，在30 40°C下烘干，即完成钢渣-铝改性硅胶的制备。下面结合实例对本发明作进一步详细的描述。实例I
首先取陶瓷纤维纸40g，浸入IOOml质量分数为20%的水玻璃溶液中30min后取出；烘干，再浸入80ml的浓度为5%的铝盐浴液中，静置反应2h后，取出；用清水反复洗涤3次，在50°C条件下烘干后，自然冷却，即完成了铝改性硅胶的制备；
取钢渣50g，用玛瑙研钵研磨，过200目筛；取58上述钢渣与IOg铝改性硅胶混合，共同放入装有250mL聚丙烯的锥形瓶中，置于水浴恒温振荡器中，在温度为18°C、转速60rpm的条件下，振荡2h，取出；用清水反复洗涤3次，在30°C下烘干，即完成钢渣-铝改性硅胶的制备。实例2
首先取陶瓷纤维纸45g，浸入IOOml质量分数为25%的水玻璃溶液中35min后取出；烘干，再浸入80ml的浓度为10%的铝盐溶液中，静置反应2h后，取出；用清水反复洗涤4次，在100°C条件下烘干后，自然冷却，即完成了铝改性硅胶的制备； 取钢渣75g，用玛瑙研钵研磨，过200目筛；取IOg上述钢渣与15g铝改性硅胶混合，共同放入装有250mL聚丙烯的锥形瓶中，置于水浴恒温振荡器中，在温度为28°C、转速120rpm的条件下，振荡2. 5h，取出；用清水反复洗涤4次，在35°C下烘干，即完成钢渣-铝改性硅胶的制备。实例3
首先取陶瓷纤维纸50g，浸入IOOml质量分数为30%的水玻璃溶液中40min后取出；烘干，再浸入80ml的浓度为15%的铝盐溶液中，静置反应2h后，取出；用清水反复洗涤5次，在150°C条件下烘干后，自然冷却，即完成了铝改性硅胶的制备；
取钢渣100g，用玛瑙研钵研磨，过200目筛；取158上述钢渣与20g铝改性硅胶混合，其同放入装有250mL聚丙烯的锥形瓶中，置于水浴恒温振荡器中，在温度为38°C、转速240rpm的条件下，振荡3h，取出；用清水反复洗涤5次，在40°C下烘干，即完成钢渣-铝改性硅胶的制备。
权利要求
1.一种去除天然水体中铬离子的复合吸附材料及其制备方法，其特征在于复合吸附材料由铝改性硅胶和钢渣制备而成。
2.根据权利要求I所述的一种去除天然水体中铬离子的复合吸附材料及其制备方法，其特征在于所述的铝改性硅胶的制备方法为 (1)首先取陶瓷纤维纸40 50g，浸入IOOml质量分数为20 30%的水玻璃溶液中30 40min后取出； (2)烘干，再浸入80ml的浓度为5 15%的铝盐溶液中，静置反应2h后，取出 (2)用清水反复洗涤3 5次，在50 150°C条件下烘干后，自然冷却，即完成了铝改性硅胶的制备。
3.根据权利要求I所述的一种去除天然水体中铬离子的复合吸附材料及其制备方法，其特征在于所述的铝改性硅胶负载钢渣的负载方法为 (1)取钢洛50 IOOg,用玛瑙研体研磨,过200目筛； (2)取5 15g上述钢渣与10 20g铝改性硅胶混合，共同放入装有250mL聚丙烯的锥形瓶中，置于水浴恒温震荡器中，在温度为18 38°C、转速60 240rpm的条件下，震荡2 3h，取出； (3)用清水反复洗涤3 5次，在30 40°C下烘干，即完成钢渣-铝改性硅胶的制备。
4.根据权利要求2所述的一种去除天然水体中铬离子的复合吸附材料及其制备方法，其特征在于所述的水玻璃即为硅酸钠，是一种水溶性硅酸盐。
5.根据权利要求3所述的一种去除天然水体中铬离子的复合吸附材料及其制备方法，其特征在于所述的钢渣是取自同一批次的钢渣。
全文摘要
本发明公开了一种去除天然水体铬离子的复合吸附材料及其制备方法，属于环境保护中污水净化处理领域。利用铝改性硅胶与钢渣相结合，制得一种高效吸附水中铬离子的复合材料，即钢渣-铝改性硅胶复合附材材料，治理后出水中铬离子浓度在0.01mg/L以下。本发明的优势在于所利用的原料——钢渣，作为工业废物，对铬离子有很强的吸附性能，达到了以废治废的目的。本发明具有操作简单、投资成本低、吸附彻底、绿色环保等特点。
文档编号C02F1/62GK102872795SQ20121032214
公开日2013年1月16日 申请日期2012年8月28日 优先权日2012年8月28日
发明者雷春生, 高玉梅, 雷思宇 申请人:常州大学