本发明涉及污水处理领域，具体为一种重金属污水吸附纳米复合材料及其制备方法。
背景技术：
随着现代社会经济和科技的高速发展，水体污染日益成为威胁和制约人群健康和发展的重要因素。重金属污染由于其具有潜在性、持久性和富集性，对生态环境和人类健康产生更广泛和更严重的危害。
重金属废水是指矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等工业生产过程中排出的含重金属的废水。重金属(如含镉、镍、汞、锌等)废水是对一环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水之一，其水质水量与生产工艺有关。废水中的重金属一般不能分解破坏，只能转移其存在位置和转变其物化形态。处理方法是首先改革生产工艺，不用或少用毒性大的重金属，在生产地点就地处理(如不排出生产车间)常采用化学沉淀法、离子交换法等进行处理，处理后的水中重金属低于排放标准可以排放或回用。形成新的重金属浓缩产物尽量回收利用或加以无害化处理。
传统用于去除废水中重金属的方法包括化学沉淀、离子交换、膜分离和生物絮凝法等。但是它们存在操作繁琐、成本高、效率低和二次污染等问题。而其中吸附方法由于其操作简单、具有高效性和低选择性而一直沿用至今。近年来，纳米材料作为一种新型吸附剂越来越受到国内外学者的关注。纳米材料不仅比表面积大、反应活性高，且具有效果优、成本低、可以利用磁分离的优点。这使得重金属的回收利用得以简单实现，杜绝了二次污染等问题，使得这种优异吸附剂的研究更加引人瞩目。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种重金属污水吸附纳米复合材料，其处理效果好，大大改善处理体系的絮凝性，可以截留污水中的悬浮物。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明一种重金属污水吸附纳米复合材料，包括以下重量份数的各组分：
纳米碳酸钙 25～40份、
纳米钛白粉 15～25份、
二甲基硅油 0.2～0.6份、
纳米NiO 0.8～1.6份、
纳米高岭土 2～5份、
偶联剂 1～3份、
三氧化二铝粉 0.1～0.5份、
硅藻土 4～8份。
优选的，该一种重金属污水吸附纳米复合材料，包括以下重量份数的各组分：
纳米碳酸钙 30～36份、
纳米钛白粉 18～22份、
二甲基硅油 0.4份、
纳米NiO 1.2份、
纳米高岭土 3.5份、
偶联剂 2份、
三氧化二铝粉 0.3份、
硅藻土 6份。
进一步的，所述的纳米碳酸钙为方解石型立方体状纳米粒子，其粒度≤50nm。
进一步的，所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂和铝锆偶联剂中的一种或几种。
进一步的，所述的偶联剂为质量比为2:3～5：1的硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂。
本发明还公开了一种重金属污水吸附纳米复合材料的制备方法，包括以下几个步骤：
1)、将纳米钛白粉、纳米高岭土、纳米碳酸钙、硅藻土在超声波发生器中充分混合3～5min，过200～250目的筛子；
2)、加入纳米NiO和去离子水中，于40～50℃在900～1500r/min的速度下搅拌均匀；
3)、依次加入二甲基硅油、偶联剂和三氧化二铝粉，升温到60℃反应1.5～2h；
4)、用布氏漏斗过滤分离，并用30℃去离子水清洗2遍，在70℃烘箱中烘干，研磨后得到一种重金属污水吸附纳米复合材料。
进一步的，在步骤4)中将一种重金属污水吸附纳米复合材料研磨得到1000～2000目粉体。
进一步的，在步骤1)中超声波发生器的功率为1.2KW～1.5KW，时间5～15分钟，工作方式为间歇式工作，每工作30秒，暂停30秒。
进一步的，在步骤3)中升温到60℃反应后用恒温磁力搅拌器进行搅拌，转速为800-1200r/min，搅拌时间为各步骤时间的60-80％。
本发明的纳米碳酸钙优选方解石型立方体状纳米粒子，粒度≤50nm的超细碳酸钙产品，由于粒子的超细化，其晶体结构和表面电子结构发生变化，在纳米钛白粉和纳米高岭土的表面改性包覆后，产生了普通粒子所不具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子效应，大大改善体系的絮凝性，可以截留污水中的悬浮物，也可以促进污水中胶体污染物的絮凝与沉淀，强化生物滤料的脱色除污能力。本发明所制备的纳米复合材料在30min对含重金属污水的吸附率超过97％，吸附量达到5000ug/g。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种重金属污水吸附纳米复合材料，包括以下重量份数的各组分：
纳米碳酸钙 25份、
纳米钛白粉 25份、
二甲基硅油 0.2份、
纳米NiO 1.6份、
纳米高岭土 5份、
硅烷偶联剂 1份、
三氧化二铝粉 0.1份、
硅藻土 4份。
该一种重金属污水吸附纳米复合材料的制备方法，包括以下几个步骤：
1)、将纳米钛白粉、纳米高岭土、纳米碳酸钙、硅藻土在用超声波发生器中充分混合3～5min，过200～250目的筛子；
2)、加入纳米NiO和去离子水中，于40～50℃在900～1500r/min的速度下搅拌均匀；
3)、依次加入二甲基硅油、偶联剂和三氧化二铝粉，升温到60℃反应1.5～2h；
4)、用布氏漏斗过滤分离，并用30℃去离子水清洗2遍，在70℃烘箱中烘干，研磨后得到一种重金属污水吸附纳米复合材料。
实施例2
一种重金属污水吸附纳米复合材料，包括以下重量份数的各组分：
纳米碳酸钙40份，纳米碳酸钙为方解石型立方体状纳米粒子，其粒度≤50nm、
纳米钛白粉 15份、
二甲基硅油 0.6份、
纳米NiO 0.8份、
纳米高岭土 2份、
硼酸酯偶联剂 3份、
三氧化二铝粉 0.5份、
硅藻土 8份。
该一种重金属污水吸附纳米复合材料的制备方法，包括以下几个步骤：
1)、将纳米钛白粉、纳米高岭土、纳米碳酸钙、硅藻土在用超声波发生器中充分混合3～5min，过200～250目的筛子；超声波发生器的功率为1.2KW，时间15分钟，工作方式为间歇式工作，每工作30秒，暂停30秒；
2)、加入纳米NiO和去离子水中，于40～50℃在900～1500r/min的速度下搅拌均匀；
3)、依次加入二甲基硅油、偶联剂和三氧化二铝粉，升温到60℃反应1.5～2h；
4)、用布氏漏斗过滤分离，并用30℃去离子水清洗2遍，在70℃烘箱中烘干，研磨得到1000～2000目的一种重金属污水吸附纳米复合材料。
实施例3
一种重金属污水吸附纳米复合材料，包括以下重量份数的各组分：
纳米碳酸钙30份，纳米碳酸钙为方解石型立方体状纳米粒子，其粒度≤50nm；
纳米钛白粉 22份、
二甲基硅油 0.4份、
纳米NiO 1.2份、
纳米高岭土 3.5份、
质量比为2:3～5：1的硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂2份、
三氧化二铝粉 0.3份、
硅藻土 6份。
该一种重金属污水吸附纳米复合材料的制备方法，包括以下几个步骤：
1)、将纳米钛白粉、纳米高岭土、纳米碳酸钙、硅藻土在用超声波发生器中充分混合3～5min，过200～250目的筛子；超声波发生器的功率为1.5KW，时间5分钟，工作方式为间歇式工作，每工作30秒，暂停30秒。
2)、加入纳米NiO和去离子水中，于40～50℃在900～1500r/min的速度下搅拌均匀；
3)、依次加入二甲基硅油、偶联剂和三氧化二铝粉，升温到60℃反应1.5～2h；升温到60℃反应后用恒温磁力搅拌器进行搅拌，转速为800-1200r/min，搅拌时间为各步骤时间的60-80％；
4)、用布氏漏斗过滤分离，并用30℃去离子水清洗2遍，在70℃烘箱中烘干，研磨得到1000～2000目的一种重金属污水吸附纳米复合材料。
实施例4
一种重金属污水吸附纳米复合材料，包括以下重量份数的各组分：
纳米碳酸钙 36份、
纳米钛白粉 18份、
二甲基硅油 0.4份、
纳米NiO 1.2份、
纳米高岭土 3.5份、
铝锆偶联剂 2份、
三氧化二铝粉 0.3份、
硅藻土 6份。
该一种重金属污水吸附纳米复合材料的制备方法，包括以下几个步骤：
1)、将纳米钛白粉、纳米高岭土、纳米碳酸钙、硅藻土在用超声波发生器中充分混合3～5min，过200～250目的筛子；超声波发生器的功率为1.4KW，时间10分钟，工作方式为间歇式工作，每工作30秒，暂停30秒；
2)、加入纳米NiO和去离子水中，于40～50℃在900～1500r/min的速度下搅拌均匀；
3)、依次加入二甲基硅油、偶联剂和三氧化二铝粉，升温到60℃反应1.5～2h；升温到60℃反应后用恒温磁力搅拌器进行搅拌，转速为1000r/min，搅拌时间为各步骤时间的60-80％；
4)、用布氏漏斗过滤分离，并用30℃去离子水清洗2遍，在70℃烘箱中烘干，研磨后得到1000～2000目的一种重金属污水吸附纳米复合材料。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。