一种白云石基吸附剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及改性白云石制备，特别涉及一种白云石基吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、白云石是一种在自然界中广泛分布的碳酸盐矿物，属三方晶系，晶体呈弯曲马鞍状之菱面体，集合体呈结晶粒状和致密块状，常与方解石、黏土、燧石和菱镁矿等共生。由于白云石具有表面吸附作用、孔道的过滤性作用、矿层间的离子交换作用等基本性能，可作为环境矿物材料应用于吸附剂领域。

2、为了提高白云石作为吸附剂的性能，通常会对其进行改性处理。白云石的改性主要是通过添加或产生改性剂，使其表面吸附发生化学键合作用，以此增强白云石与聚合物基质的相容性和亲和性，使二者实现良好的界面。此外，改性后的白云石表面粗糙缺陷增加，比表面积增大，可以提供更多的吸附点位。

3、但是现有工艺中通常采用煅烧的方法，此方法的缺点是工艺长、能耗较高，而且钙镁分离不完全；或者，仅仅将白云石作为其中之一的组分合成重金属钝化剂或者是吸附剂，对白云石的利用率较低，而且有些合成的吸附剂对重金属离子的吸附效果并不理想。

技术实现思路

1、基于此，本发明的目的是提供一种白云石基吸附剂及其制备方法和应用，直接通过白云石和可溶三价金属阳离子盐溶液以简单、低能耗的方式合成多元层状双氢氧化物，以此作为吸附重金属离子和无机污染物的吸附剂。

2、本申请第一方面提供了一种白云石基吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

3、步骤一、提供预设粒径的白云石粉；

4、步骤二、在常温下将步骤一中的白云石粉与酸溶液进行混合搅拌，并同时控制溶液中的钙镁离子的摩尔比至1：0.1～10，获得第一悬浊液；

5、步骤三、将含有一种或多种三价金属阳离子盐溶液与步骤二的第一悬浊液进行混合搅拌，获得三价金属阳离子与钙镁离子之和的摩尔比为1：1～10的第二悬浊液；

6、步骤四、调节步骤三中的第二悬浊液的ph值至8.5～11；

7、步骤五、将步骤四中的溶液进行陈化处理，获得包含多元层状双氢氧化物的沉淀物；

8、步骤六、对步骤五中的沉淀物依次进行抽滤、干燥、研磨、筛分，获得预设粒径的白云石基吸附剂。

9、进一步地，步骤二中的酸溶液的浓度为1～5mol/l，搅拌速度为10～400rpm/min，搅拌时间为1～24h。

10、进一步地，步骤二中通过添加mgcl2和cacl2来控制溶液中的钙镁离子的摩尔比。

11、进一步地，步骤三中的三价金属阳离子盐溶液包括但不限于含有三价铁离子、三价铝离子、三价铬离子、三价钒离子中的一种或多种盐溶液。

12、进一步地，步骤三中的搅拌速度为100～300rpm/min，搅拌时间不少于0.5h。

13、进一步地，步骤四具体包括：边搅拌步骤三中的第二悬浊液，边加入碱性物质,其中,碱性物质包括na2co3、nahco3、naoh、koh中的一种或者几种。

14、进一步地，步骤二中的酸溶液包括但不限于盐酸、硫酸、硝酸、磷酸中的一种或多种。

15、进一步地，步骤一中的白云石粉和步骤六中的白云石基吸附剂的粒径均为100～325目。

16、本申请第二方面提供了一种白云石基吸附剂，采用前述的制备方法制备而成。

17、本申请第三方面提供了一种白云石基吸附剂的应用，将由前述白云石基吸附剂的制备方法所制备得到的白云石基吸附剂添加至具有重金属离子以及无机污染物的工业废水和土壤中，以去除工业废水和土壤中的重金属离子、无机污染物，重金属离子包括：cd(ii)、zn(ii)、pb(ii)、cr(vi)和cu(ii)，无机污染物包括磷酸根和nh4+-n。

18、本发明具有以下有益效果：相比传统煅烧的方法，通过将白云石粉直接溶于酸溶液中，无需耗费较多能量就能够对白云石粉中的钙镁元素进行分离，进一步的，再向酸性的悬浊液溶液中添加三价金属阳离子盐溶液，以制备出对应的悬浊液，基于此，再将该悬浊液的ph值调节至碱性，在该条件下生成包含多元双层氢氧化物的沉淀物，最后经过相应处理就能够最终制备出需要的白云石基吸附剂，此种方式工艺步骤简单，能耗较低，而且钙镁分离充分；此外，相比传统的将白云石作为其中之一的组分合成重金属钝化剂或者是吸附剂的方式，本申请制备的吸附剂直接以白云石为原料合成，对白云石的利用率较高，而且在实际的应用过程中，该白云石基吸附剂具有优良的吸附性能，能够有效去除工业废水和土壤中的重金属离子：cd(ii)、zn(ii)、pb(ii)、cr(vi)和cu(ii)和无机污染物：磷酸根和nh4+-n。

技术特征：

1.一种白云石基吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的白云石基吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤二中的酸溶液的浓度为1～5mol/l，搅拌速度为10～400rpm/min，搅拌时间为1～24h。

3.根据权利要求1或2所述的白云石基吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤二中通过添加mgcl2和cacl2来控制溶液中的钙镁离子的摩尔比。

4.根据权利要求1所述的白云石基吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤三中的三价金属阳离子盐溶液包括含有三价铁离子、三价铝离子、三价铬离子、三价钒离子中的一种或多种盐溶液。

5.根据权利要求1所述的白云石基吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤三中的搅拌速度为100～300rpm/min，搅拌时间不少于0.5h。

6.根据权利要求1所述的白云石基吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤四具体包括：

7.根据权利要求1所述的白云石基吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤二中的酸溶液包括盐酸、硫酸、硝酸、磷酸中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的白云石基吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤一中的白云石粉和步骤六中的白云石基吸附剂的粒径均为100～325目。

9.一种白云石基吸附剂，其特征在于，所述白云石基吸附剂采用如权利要求1至8任一项所述的白云石基吸附剂的制备方法制备而成。

10.一种白云石基吸附剂的应用，其特征在于，将权利要求1至8中任意一项所述白云石基吸附剂的制备方法所制备得到的白云石基吸附剂添加至具有重金属离子以及无机污染物的工业废水和土壤中，以去除工业废水和土壤中的重金属离子、无机污染物，所述重金属离子包括：cd(ii)、zn(ii)、pb(ii)、cr(vi)和cu(ii)，所述无机污染物包括磷酸根和nh4+-n。

技术总结
本发明提供了一种白云石基吸附剂及其制备方法和应用，其中制备方法包括：提供预设粒径的白云石粉；在常温下混合搅拌白云石粉与酸溶液，并控制溶液中的钙镁离子摩尔比至1：0.1～10，获得第一悬浊液；将含有一种或多种三价金属阳离子盐溶液与第一悬浊液进行混合搅拌，获得三价金属阳离子与钙镁离子之和的摩尔比为1：1～10的第二悬浊液；调节第二悬浊液的pH值至8.5～11；进行陈化处理以获得包含多元层状双氢氧化物的沉淀物；依次进行抽滤、干燥、研磨、筛分，获得预设粒径的白云石基吸附剂。本发明通过白云石和可溶三价金属阳离子盐溶液，以简单、低能耗的方式合成对多种重金属和无机污染物起到高效去除效果的多元层状双氢氧化物。

技术研发人员：柴喜林,张洲,陈耀宗,张馨予,姬梦琪,张辰龙
受保护的技术使用者：中南（上饶）冶金产业研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/27