海水改性赤泥负载氧化锌吸附剂的制备方法

1.本方法属于水处理技术领域，特别涉及一种赤泥基吸附剂的制备方法。


背景技术：

2.染料废水排放量逐年增加，目前对染料废水有以下几种处理方法，如吸附、电化学氧化、混凝/絮凝、光催化等，在众多处理方法中，吸附法因为具有成本低、去除效率高的优点而广受欢迎，而吸附剂的吸附性能以及材料的成本和持续供应成为评价吸附剂的标准。甲基橙是一种偶氮染料，化学式为c
14h14
n3so3na，因含有磺酸基团而在水溶液中带负电，因此也是一种典型的阴离子染料。氧化锌(zno)是一种金属氧化物纳米材料，在中性环境下会产生正电位，所以可将其应用于吸附可产生负电位的阴离子染料。但是zno纳米粒子易于聚集，会减少比表面积，制约了其在水处理领域的广泛应用。已有研究发现将zno负载在多孔材料载体上可以有效增大zno的比表面积，从而提高吸附性能。
3.赤泥(rm)是氧化铝生产工艺的废弃物，具有较大的比表面积，并且含有大量金属氧化物，对阴离子染料具有一定的吸附能力。已有氧化铝精炼厂采用海水通过水滑石的沉淀来中和rm。水滑石化合物有金属双分子层结构，可以增大赤泥的比表面积，并且海水处理赤泥srm可减少赤泥中有害金属的溶解，提高吸附的安全可靠性；另外srm会结块固结，增大比重加速沉降，利于吸附剂的分离。


技术实现要素：

4.本发明提出一种海水改性赤泥负载氧化锌吸附剂的制备方法，具体包括以下步骤：(1)向海水中加入赤泥并静置一段时间。
5.(2)将一定质量的醋酸锌溶于纯净水并加入上述海水中，边加边搅拌，使zn
2+
分布均匀。
6.(3)调整ph并搅拌一段时间。
7.(4)上清液倒掉，将沉淀物用纯净水清洗并烘干。
8.(5)于马弗炉中焙烧一段时间，即制备出该吸附剂。
9.采用x射线粉末衍射仪(xrd)、扫描电子显微镜(sem)对本发明吸附剂进行表征。
10.本发明首先使用海水对赤泥进行改性，在赤泥表面生成水滑石化合物，一方面增大赤泥的吸附能力，另一方面增大赤泥的表面积，为负载的氧化锌提供更大的载体面积，从而负载更多的氧化锌纳米颗粒，增强吸附剂的吸附能力。另外海水中的镁离子还会使氧化锌粒径更小，从而进一步增大氧化锌的比表面积，提高去除能力。
11.本发明制备出的吸附剂可用于甲基橙染料的吸附，充分发挥了赤泥比表面积高的优势，并利用了赤泥的碱性和其中的氧化物，操作简单、清洁无害、价格低廉，体现了“以废制废”的环保理念，符合循环经济的减量化、再利用、资源化的原则。
附图说明
12.图1是海水改性赤泥负载氧化锌吸附剂(srm-zno)的制备流程图。
13.图2是海水改性赤泥负载氧化锌吸附剂(srm-zno)的扫描电镜图像。
14.图3是海水改性赤泥负载氧化锌吸附剂(srm-zno)、赤泥负载氧化锌吸附剂(rm-zno)、氧化锌(zno)的xrd谱图。
15.图4是赤泥(rm)、海水改性赤泥(srm)、氧化锌(zno)、赤泥负载氧化锌吸附剂(rm-zno)和海水改性赤泥负载氧化锌吸附剂(srm-zno)在甲基橙溶液中的去除率图。
具体实施方式
16.实施例1(1)向250ml海水中加入2g赤泥并静置12h。
17.(2)将0.4g醋酸锌溶于5ml纯净水并加入上述海水中，边加边搅拌，使zn
2+
分布均匀。
18.(3)将ph调至10以上并搅拌1h。
19.(4)上清液倒掉，将沉淀物用纯净水清洗，并于80℃下烘干。
20.(5)于马弗炉中在400℃下焙烧2h，即得到海水改性赤泥负载氧化锌吸附剂。
21.为了验证海水对赤泥的改性作用，对实施例1进行扫描电镜表征，结果如图3所示，可以看出实施例1的表面凸起部分由一些网状物质连接起来，这部分网状物质可能就是海水改性过程所形成的水滑石。
22.实施例2(1)向250ml海水中加入2g赤泥并静置12h。
23.(2)将0.3g醋酸锌溶于5ml纯净水并加入上述海水中，边加边搅拌，使zn
2+
分布均匀。
24.(3)将ph调至10以上并搅拌1h。
25.(4)上清液倒掉，将沉淀物用纯净水清洗，并于80℃下烘干。
26.(5)于马弗炉中在400℃下焙烧2h，即得到海水改性赤泥负载氧化锌吸附剂。
27.实施例3(1)向250ml海水中加入2g赤泥并静置12h。
28.(2)将0.5g醋酸锌溶于5ml纯净水并加入上述海水中，边加边搅拌，使zn
2+
分布均匀。
29.(3)将ph调至10以上并搅拌1h。
30.(4)上清液倒掉，将沉淀物用纯净水清洗，并于80℃下烘干。
31.(5)于马弗炉中在400℃下焙烧2h，即得到海水改性赤泥负载氧化锌吸附剂。
32.对比例1(1)向250ml纯净水中加入2g赤泥并静置12h。
33.(2)将0.4g醋酸锌溶于5ml纯净水并加入上述溶液中，边加边搅拌，使zn
2+
分布均匀。
34.(3)将ph调至10以上并搅拌1h。
35.(4)上清液倒掉，将沉淀物用纯净水清洗，并于80℃下烘干。
36.(5)于马弗炉中在400℃下焙烧2h，即得到赤泥负载氧化锌吸附剂(rm-zno)。
37.对比例2(1)将0.1mol的醋酸锌溶于50ml纯净水中。
38.(2)将(1)中的醋酸锌溶液缓慢加入0.5mol/l的naoh溶液中，并在磁力搅拌器上搅拌1h。
39.(3)上清液倒掉，将沉淀物用纯净水清洗，并于80℃下烘干。
40.(4)于马弗炉中在400℃下焙烧2h，即得到氧化锌吸附剂(zno)。
41.为了验证海水对赤泥的改性作用，以及氧化锌在赤泥和海水改性赤泥上的分布情况，分别对实施例1、对比例1和对比例2进行x射线衍射表征，结果如图3所示，可以看到实施例1的图谱上出现了水滑石(mg6al2(co3)(oh)
16
·
4h2o)的部分特征峰，说明实施例1上生成了水滑石物质。另外在实施例1上找到部分zno特征峰，且比对比例2上的 zno特征峰宽，说明了实施例1上成功负载氧化锌物质，且zno颗粒粒径比对比例2里的粒径小。
42.对比例3(1)向250ml海水中加入2g赤泥并静置48h。
43.(2)上清液倒掉，将沉淀物于80℃下烘干。
44.(3)于马弗炉中在400℃下焙烧2h，即制备出海水改性赤泥吸附剂(srm)。
45.将赤泥、上述实例1和对比例1-3分别吸附25ml浓度为50mg
·
l-1
的甲基橙溶液，每种吸附剂包含至少3个平行样，在30℃下以180rpm的转速振荡24h，之后在4000rpm 的转速条件下离心5min来进行固液分离，在λ
max
＝463nm处测上清液的吸光度值，计算出对应浓度。实验结果如图4所示，可以看出实施例1的吸附效果最好。