本发明涉及环保材料技术领域，具体是一种改性重金属吸附材料及其制备方法和应用。
背景技术：
随着工业的快速发展，由废水引起的环境污染问题日益突出。其中，染料是废水中常见的一类污染物，主要来自于纺织、皮革、造纸、橡胶、塑料、化妆品、制药和食品等工业领域的生产过程中。染料的广泛使用在推动经济发展的同时，也产生了大量的染料废水排放到环境水体中，导致了自然水体的污染。因此，对染料废水的治理已成为水处理领域的研究热点之一。早期，常用的染料废水处理方法主要包括絮凝沉淀法、化学氧化法、膜分离法和生物降解法。这些方法虽然可以在一定程度上降低染料废水中染料的含量，但仍然存在着各式各样的缺陷，例如，因吸附率低、处理成本过高和对染料废水成分变化的适应性差，结果是对染料的去除效果欠佳，另外在处理过程中还可能会产生有毒有害副产物或者大量污泥，从而导致二次污染。吸附法作为一种公认的、有效而经济的污水净化方法，近年来受到人们的广泛关注。现有的制备吸附材料的方法均比较复杂，成本较高，吸附效果差。
硅灰石在我国具有极高的储存量，利用率不高。近年来国际上很多研究证明经过加工的硅灰石具有极强的抑菌效果，并且能的吸附多种有害重金属及有害气体。但是现有技术中硅灰石是与其它多种具有相同功效的原料复配作用的，单独的硅灰石吸附染料的研究少且吸附效果不明显，现有技术对其处理过程复杂，成本高，不能满足需要。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种改性重金属吸附材料及其制备方法和应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种改性重金属吸附材料，由以下按照重量份的原料组成：硅灰石28-36份、硼酸钠3-7份、乙二醇甲醚1-5份、碳酸锆铵11-19份。
作为本发明进一步的方案：所述改性重金属吸附材料，由以下按照重量份的原料组成：硅灰石30-34份、硼酸钠4-6份、乙二醇甲醚2-4份、碳酸锆铵13-17份。
作为本发明进一步的方案：所述改性重金属吸附材料，由以下按照重量份的原料组成：硅灰石32份、硼酸钠5份、乙二醇甲醚3份、碳酸锆铵15份。
本发明另一目的是提供一种改性重金属吸附材料的制备方法，由以下步骤组成：
1)将乙二醇甲醚与其质量2.1倍的乙醇混合，制得乙二醇甲醚溶液；将碳酸锆铵与其质量3.7倍的去离子水混合，制得碳酸锆铵溶液；
2)将硅灰石与硼酸钠混合研磨，加入碳酸锆铵溶液，加热至78℃并在该温度下密封搅拌处理52min，然后加入乙二醇甲醚溶液，升温至86℃并在该温度下搅拌处理33min，然后降至63℃并在该温度下超声处理48min，超声功率为800W，再在103-105℃的温度下搅拌至干，然后在380℃的马弗炉中煅烧3.2h即得改性重金属吸附材料。
本发明另一目的是提供所述改性重金属吸附材料在染料处理中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明对硅灰石与硼酸钠混合研磨，利用碳酸锆铵、乙二醇甲醚进行处理、超声作用制得的改性重金属吸附材料，可以吸附重金属、不同类型的染料及其他有机污染物，吸附去除率可以高达90％以上。对染料的最大饱和吸附容量超过500mg/g，而且可以用于去除阴离子型和阳离子型染料。本发明对人无毒害、无腐蚀性，性能稳定，清除方便，不会对水造成二次污染，具有极高的吸附结合力。本发明制备方法操作简单，环保无污染，便于工业化生产。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种改性重金属吸附材料，由以下按照重量份的原料组成：硅灰石28份、硼酸钠3份、乙二醇甲醚1份、碳酸锆铵11份。
将乙二醇甲醚与其质量2.1倍的乙醇混合，制得乙二醇甲醚溶液；将碳酸锆铵与其质量3.7倍的去离子水混合，制得碳酸锆铵溶液。将硅灰石与硼酸钠混合研磨，加入碳酸锆铵溶液，加热至78℃并在该温度下密封搅拌处理52min，然后加入乙二醇甲醚溶液，升温至86℃并在该温度下搅拌处理33min，然后降至63℃并在该温度下超声处理48min，超声功率为800W，再在103℃的温度下搅拌至干，然后在380℃的马弗炉中煅烧3.2h即得改性重金属吸附材料。
实施例2
本发明实施例中，一种改性重金属吸附材料，由以下按照重量份的原料组成：硅灰石36份、硼酸钠7份、乙二醇甲醚5份、碳酸锆铵19份。
将乙二醇甲醚与其质量2.1倍的乙醇混合，制得乙二醇甲醚溶液；将碳酸锆铵与其质量3.7倍的去离子水混合，制得碳酸锆铵溶液。将硅灰石与硼酸钠混合研磨，加入碳酸锆铵溶液，加热至78℃并在该温度下密封搅拌处理52min，然后加入乙二醇甲醚溶液，升温至86℃并在该温度下搅拌处理33min，然后降至63℃并在该温度下超声处理48min，超声功率为800W，再在105℃的温度下搅拌至干，然后在380℃的马弗炉中煅烧3.2h即得改性重金属吸附材料。
实施例3
本发明实施例中，一种改性重金属吸附材料，由以下按照重量份的原料组成：硅灰石30份、硼酸钠4份、乙二醇甲醚2份、碳酸锆铵13份。
将乙二醇甲醚与其质量2.1倍的乙醇混合，制得乙二醇甲醚溶液；将碳酸锆铵与其质量3.7倍的去离子水混合，制得碳酸锆铵溶液。将硅灰石与硼酸钠混合研磨，加入碳酸锆铵溶液，加热至78℃并在该温度下密封搅拌处理52min，然后加入乙二醇甲醚溶液，升温至86℃并在该温度下搅拌处理33min，然后降至63℃并在该温度下超声处理48min，超声功率为800W，再在104℃的温度下搅拌至干，然后在380℃的马弗炉中煅烧3.2h即得改性重金属吸附材料。
实施例4
本发明实施例中，一种改性重金属吸附材料，由以下按照重量份的原料组成：硅灰石34份、硼酸钠6份、乙二醇甲醚4份、碳酸锆铵17份。
将乙二醇甲醚与其质量2.1倍的乙醇混合，制得乙二醇甲醚溶液；将碳酸锆铵与其质量3.7倍的去离子水混合，制得碳酸锆铵溶液。将硅灰石与硼酸钠混合研磨，加入碳酸锆铵溶液，加热至78℃并在该温度下密封搅拌处理52min，然后加入乙二醇甲醚溶液，升温至86℃并在该温度下搅拌处理33min，然后降至63℃并在该温度下超声处理48min，超声功率为800W，再在104℃的温度下搅拌至干，然后在380℃的马弗炉中煅烧3.2h即得改性重金属吸附材料。
实施例5
本发明实施例中，一种改性重金属吸附材料，由以下按照重量份的原料组成：硅灰石32份、硼酸钠5份、乙二醇甲醚3份、碳酸锆铵15份。
将乙二醇甲醚与其质量2.1倍的乙醇混合，制得乙二醇甲醚溶液；将碳酸锆铵与其质量3.7倍的去离子水混合，制得碳酸锆铵溶液。将硅灰石与硼酸钠混合研磨，加入碳酸锆铵溶液，加热至78℃并在该温度下密封搅拌处理52min，然后加入乙二醇甲醚溶液，升温至86℃并在该温度下搅拌处理33min，然后降至63℃并在该温度下超声处理48min，超声功率为800W，再在104℃的温度下搅拌至干，然后在380℃的马弗炉中煅烧3.2h即得改性重金属吸附材料。
对比例1
除不含有碳酸锆铵外，其原料含量及制备过程与实施例5一致。
对比例2
除制备过程中不含有超声处理步骤外，其原料含量及制备过程与实施例5一致。
对比例3
除不含有碳酸锆铵以及制备过程中不含有超声处理步骤外，其原料含量及制备过程与实施例5一致。
实施例6
表1是以3种不同类型的染料(阳离子艳红、酸性大红、汞)作为目标污染物使用上述实例制备得到的改性重金属吸附材料的吸附效果，测试条件：染料浓度200mg/L，改性重金属吸附材料投加量3g/L；汞的浓度为20mg/L，改性重金属吸附材料投加量1g/L。可知，本发明中单一的碳酸锆铵对硅灰石的处理作用或者超声处理，制得的材料对染料吸附作用都不高，碳酸锆铵与超声处理的共同作用，并结合其它原料等制得的材料对染料具有显著的吸附效果。
表1改性重金属吸附材料对染料的吸附效果
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。