一種基于鉬礦尾砂為原料的重金屬介孔吸附材料及其制法和應用制造技術

本發明專利技術屬于環境重金屬污染處理技術領域，公開了一種基于鉬礦尾砂為原料的重金屬介孔吸附材料及其制法和應用。該制法包括以下步驟：將鉬礦尾砂酸洗后加入堿性鈉化合物，在馬弗爐中共熱，然后加水溶解，取上清液并加入偏鋁酸鈉和水玻璃，混勻后轉移至反應器中進行反應，反應結束后將所得反應液純化即得重金屬介孔吸附材料。該方法制備的介孔吸附材料對重金屬的吸附效果非常好，即使在重金屬溶液的濃度高達420mg·L

Heavy metal mesoporous adsorption material based on molybdenum ore tailings as raw material, preparation method and application thereof

The invention belongs to the field of environmental heavy metal pollution treatment technology, and discloses a heavy metal mesoporous adsorption material based on molybdenum ore tailings as raw materials, and a preparation method and an application thereof. The preparation method comprises the following steps: adding molybdenum tailings after pickling alkaline sodium compounds in a muffle furnace and heated, then the supernatant was dissolved in water, and adding sodium aluminate and sodium silicate, mixing after transfer to the reactor for reaction, after the reaction, the reaction of pure liquid such as heavy metal mesoporous adsorbent. The mesoporous adsorption material prepared by this method has a very good adsorption effect on heavy metals, even in the heavy metal solution with a concentration of up to 420mg. L

【技術實現步驟摘要】
一種基于鉬礦尾砂為原料的重金屬介孔吸附材料及其制法和應用
本專利技術屬于環境重金屬污染處理
，特別涉及一種基于鉬礦尾砂為原料的重金屬介孔吸附材料及其制法和應用。
技術介紹
隨著水資源的越來越缺乏，人類對水資源的渴求越來越強烈，然而水體污染問題卻越來越嚴重，這導致可用的水資源更少了。因此處理污染廢水的問題已然成為世界性問題。特別是在發展中國家，污染廢水的大量排出的環境問題，甚至成為國家前進和發展的障礙。重金屬污染具有毒性、不可生物降解和積累性等特點，存在于水體環境中嚴重威脅到人們的健康及生活。中華人民共和國國家統計局編寫的《中國統計年鑒》中提到2014年中國的廢水排放已經達到了驚人的7161751萬噸。重金屬類污染物一旦排入水體，只能夠通過改變形態或者被轉移、稀釋、積累，而不能被降解，而且即使很低濃度的污染也會對人體造成危害。鎘，是重金屬元素的其中一種，是一種毒性很大的軟質金屬，不屬于人體所需元素。其大部分的化合物都具有水溶性、并且具有毒性，因此一旦進入水體，很容易在不知不覺中進入食物鏈，并在人體中富集，威脅到人類健康。鎘進入人體會富集在肝臟、胰腺、胃和甲狀腺中，可使腎臟產生不可逆的病變，引起骨質疏松、心血管疾病，對神經系統和免疫系統造成傷害。我國《污水綜合排放標準》及《生活飲用水水質衛生規范》中明確規定的鎘的濃度限值分別為0.1ppm和5ppb。重金屬廢水的主要來源包括化工業、鉛鋅礦的開拆、電鍍工業、有色金屬冶煉、制備硫酸工業、印染紡織業、農藥生產等廢水的排放。重金屬廢水處理的方法大致可以分為物理處理法、化學法、生物處理法三大類。其中化學方法主要包括沉淀法和電解法；物理處理法包括溶劑萃取分離法、離子交換法、膜分離和吸附法；生物處理法包括生物吸附法、生物絮凝法、植物修復法。吸附法是利用多孔性結構的材料吸附去除水中重金屬離子的一種有效方法，是目前處理含鎘工業廢水的方法之一。吸附法的關鍵技術是吸附劑的選擇，常見的吸附材料包括沸石、活性炭等。活性炭有很強吸附能力，去除率高，但活性炭再生效率低，處理水質很難達到回用要求，價格貴，應用受到限制。沸石是天然的吸附材料，比表面積大，具有很強的吸附能力，最早就被應用于重金屬廢水的處理工藝。近年來，逐漸開發出有吸附能力的多種吸附材料。礦產資源在開發利用時的利用率基本都不高，有用組分只占少部分，大部分的物質將成為尾礦。所以尾礦資源年年都在不斷累積，大量尾礦砂堆積在尾礦庫，不僅占用土地，浪費資源，而且存在污染的環境風險。尾礦砂作為工業廢棄物的一種，是一種放錯地方的資源，目前它的處置途徑有三種。第一種是隨著科技的不斷進步，小部分的尾砂可以經過再選，提取出有用的礦物資源；第二種是作為建材、輕工、無機化工原料，生產如微晶玻璃、建筑陶瓷、建筑砌磚等；最后一種是作為配料，參與硅酸鹽水泥、礦物材料的合成等。
技術實現思路
為了克服上述現有技術的缺點與不足，本專利技術的首要目的在于提供一種基于鉬礦尾砂為原料的重金屬介孔吸附材料的制備方法。本專利技術另一目的在于提供上述方法制備的基于鉬礦尾砂為原料的重金屬介孔吸附材料。本專利技術再一目的在于提供上述基于鉬礦尾砂為原料的重金屬介孔吸附材料在重金屬廢水處理的應用。本專利技術的目的通過下述方案實現：一種基于鉬礦尾砂為原料的重金屬介孔吸附材料的制備方法，具體包括以下步驟：(1)鉬礦尾砂磨碎過200目篩，加入稀酸溶液于搖床中振蕩，過濾分離，烘干，然后分裝于坩堝中，每個坩堝加入堿性鈉化合物，再在馬弗爐中共熱，然后取出自然冷卻，磨碎待用。步驟(1)中所述的稀酸溶液可為稀硫酸水溶液或稀鹽酸水溶液，稀酸溶液的濃度優選為1mol/L；所用的稀酸溶液的用量以在振蕩條件下稀酸溶液仍能完全浸沒鉬礦尾砂為準。步驟(1)所述的振蕩是指在水平往復式振蕩器中240r·min-1速度下振蕩12h。步驟(1)中所述的堿性鈉化合物可為碳酸鈉或氫氧化鈉，優選為氫氧化鈉。步驟(1)中所述的坩堝中烘干后的鉬礦尾砂和堿性鈉化合物的質量比為(0.6～1):1。步驟(1)中所述的在馬弗爐中共熱是指在573K～973K共熱1～3h。步驟(1)中所述的磨碎待用中磨碎的目的是為了在水中溶解的更徹底。(2)取步驟(1)產物加水溶解，離心過濾取上清液，轉移至teflon罐中，并加入偏鋁酸鈉和水玻璃控制物料比，磁力攪拌下充分混勻；步驟(2)中所述的加入偏鋁酸鈉和水玻璃控制物料比是指使反應物料的摩爾比為(5.5～7.5)Na2O:Al2O3:2.88SiO2:212.4H2O；步驟(2)中所述的混勻是指在333～373K水浴條件下混合1～3h。(3)將teflon罐中混勻后的反應物料轉移至反應器中，把反應器放入馬弗爐或烘箱中進行反應，反應結束后取出冷卻至室溫，過濾，洗滌，干燥，制得的粉末固體即鈉型重金屬介孔吸附材料。步驟(3)中所述的teflon罐中混勻后的反應物料的體積為反應器容積的2/3。步驟(3)中所述的反應是指在353～473K條件下反應8～36h。步驟(3)中所述的洗滌是指用0.01mol·L-1NaOH水溶液洗滌。一種由上述反應制備得到的基于鉬礦尾砂為原料的重金屬介孔吸附材料。上述的基于鉬礦尾砂為原料的重金屬介孔吸附材料在重金屬廢水處理中的應用。本專利技術的機理為：礦物在選礦過程中其中有效成分含量高的礦石被選走，剩下的尾礦主要成分為二氧化硅、三氧化二鋁。二氧化硅、三氧化二鋁作為地殼中的主要組成成分，就要極好的環境兼容性。本專利技術利用了鉬礦尾砂中的二氧化硅以及氧化鋁為原料，通過酸堿法激活，通過控制物料比、堿度、溫度等因素，在反應器中高壓力下合成具有大比表面積、孔容孔徑的新型礦物，使其在保持其優秀環境兼容性的前提下，具有吸附污染物的特性。本專利技術相對于現有技術，具有如下的優點及有益效果：(1)本專利技術制備的介孔吸附材料對重金屬的吸附效果非常好，即使在重金屬溶液的濃度高達420mg·L-1下，仍然有95％以上去除率，且吸附后穩定，沒有二次污染風險。(2)介孔吸附材料的主要原料為尾砂，利用一種廢棄物資源，實現以廢治廢的目的。(3)充分利用原鉬礦尾砂廢棄物的特性，提高產品的質量。鉬礦尾砂中有很好的鋁質和硅質的來源，并含有少量的K2O、Na2O，利于堿性條件下介孔材料的穩定。(4)制備工藝簡單，利于工業生產推廣。附圖說明圖1為實施例1制備的重金屬介孔吸附材料對不同濃度的含Cd溶液中Cd的去除率圖。具體實施方式下面結合實施例和附圖對本專利技術作進一步詳細的描述，但本專利技術的實施方式不限于此。實施例中所用試劑如無特殊說明均可從市場常規購得。實例中采用的鉬礦尾砂來自于廣東省梅州五華，其主要化學成分(wt％)為：鉬礦尾砂組分SiO2Al2O3Fe2O3TiO3Na2OK2OMgOCaOP2O5CuO含量78.3510.951.540.461.653.400.420.640.120.01實施例1：基于鉬礦尾砂為原料的重金屬介孔吸附材料的制備(1)取15g鉬礦尾砂磨碎過200目篩，加入30ml、1mol/L的H2SO4于搖床中振蕩，過濾分離，烘干；分裝于坩堝中，每個坩堝加入等質量的NaOH，在823K的馬弗爐中共熱，3h后取出自然冷卻，磨碎待用。(2)取5g步驟(1)磨碎待用的產物加90ml去離子水溶解，離心過濾取上清液，轉移至teflo本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于鉬礦尾砂為原料的重金屬介孔吸附材料的制備方法，其特征在于具體包括以下步驟：(1)鉬礦尾砂磨碎過200目篩，加入稀酸溶液于搖床中振蕩，過濾分離，烘干，然后分裝于坩堝中，每個坩堝加入堿性鈉化合物，再在馬弗爐中共熱，然后取出自然冷卻，磨碎待用；(2)取步驟(1)產物加水溶解，離心過濾取上清液，轉移至teflon罐中，并加入偏鋁酸鈉和水玻璃控制物料比，磁力攪拌下充分混勻；(3)將teflon罐中混勻后的反應物料轉移至反應器中，把反應器放入馬弗爐或烘箱中進行反應，反應結束后取出冷卻至室溫，過濾，洗滌，干燥，制得的粉末固體即重金屬介孔吸附材料。

【技術特征摘要】
1.一種基于鉬礦尾砂為原料的重金屬介孔吸附材料的制備方法，其特征在于具體包括以下步驟：(1)鉬礦尾砂磨碎過200目篩，加入稀酸溶液于搖床中振蕩，過濾分離，烘干，然后分裝于坩堝中，每個坩堝加入堿性鈉化合物，再在馬弗爐中共熱，然后取出自然冷卻，磨碎待用；(2)取步驟(1)產物加水溶解，離心過濾取上清液，轉移至teflon罐中，并加入偏鋁酸鈉和水玻璃控制物料比，磁力攪拌下充分混勻；(3)將teflon罐中混勻后的反應物料轉移至反應器中，把反應器放入馬弗爐或烘箱中進行反應，反應結束后取出冷卻至室溫，過濾，洗滌，干燥，制得的粉末固體即重金屬介孔吸附材料。2.根據權利要求1所述的基于鉬礦尾砂為原料的重金屬介孔吸附材料的制備方法，其特征在于：步驟(1)中所述的稀酸溶液為稀硫酸水溶液或稀鹽酸水溶液，稀酸溶液的濃度為1mol/L；所用的稀酸溶液的用量以在振蕩條件下稀酸溶液仍能完全浸沒鉬礦尾砂為準；步驟(1)所述的振蕩是指在水平往復式振蕩器中240r·min-1速度下振蕩12h。3.根據權利要求1所述的基于鉬礦尾砂為原料的重金屬介孔吸附材料的制備方法，其特征在于：步驟(1)中所述的堿性鈉化合物為碳酸鈉或氫氧化鈉；步驟(1)中所述的坩堝中烘干...

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡崢，王進進，李永濤，張振，張玉龍，
申請(專利權)人：華南農業大學，
類型：發明
國別省市：廣東,44