一種鑭改性赤泥除鉻吸附劑的制備方法與流程

本發明涉及一種除鉻吸附劑，具體涉及一種對重金屬鉻的吸附具有低成本高效能的鑭改性赤泥吸附劑的制備方法，屬于環保新材料和廢水處理領域。

背景技術：

鉻廣泛地被用于與制革、電鍍、鉻鹽與鉻生產、紡織印染、鉻礦冶煉及等眾多工業的生產中。因此，這些行業排放的廢水中普遍含有鉻。鉻在在廢水中主要以Cr(III)和Cr(VI)的形式存在。Cr(VI)可使血紅蛋白轉變為高鐵血紅蛋；并可干擾體內的氧化、還原和水解過程，從而危害人類健康。在已報道的重金屬污染事件中，鉻污染排在第2位，僅次于鉛。因此，鉻污染水體修復和含鉻廢水凈化處理越來越受到關注。含Cr(VI)廢水的處理方法主要有化學還原沉淀法、吸附法、離子交換法、電滲析法以及微生物法等。其中，吸附法因為價格低廉，操作簡單，處理效果好且無二次污染等特點而受到關注。

目前關于鉻處理的吸附劑主要有活性炭、沸石、粉煤灰、膨潤土、殼聚糖以及一些生物材料。CN103599750A公開了一種利用無機酸水解麥稈得到糖酸溶液，糖溶液在高壓下縮聚炭化，于特定條件下制備高效吸附水中六價鉻離子的多孔碳的方法；CN103933951A公開了一種基于殼聚糖為原料，在高壓水熱反應釜中進行反應，制備富含羥基和胺基而又耐酸的新型碳材料的制備方法；CN103585963A公開了一種出芽短梗霉發酵麥麩生物吸附劑的制備方法，這些方法制備的吸附劑大多由于吸附量小或吸附劑成本高等問題而不能推廣使用。因此，制備價格低廉且吸附效果好的吸附劑成為亟待解決的問題。

為了尋找價格低廉的吸附劑原料，越來越多的學者將目光投注在工業副產物和農業廢棄物上。赤泥是氧化鋁工業生產過程中產生的強堿性工業廢渣，每生產1t氧化鋁可產生1.0-1.3t的赤泥。據估計，全世界氧化鋁工業每年產生的赤泥超過6000萬t，我國氧化鋁生產過程中每年產生的赤泥量超過600萬t。大量赤泥堆放造成浪費空間，環境污染。赤泥因具有顆粒細小，多孔隙，比表面大等特點，被廣泛的應用于廢水吸附處理研究中。

鑭具有稀土元素獨特的4f電子結構，被廣泛的應用于工業催化和物質改性中。本發明公布一種制備新型鑭改性赤泥除鉻吸附劑的方法。該吸附劑具有良好的吸附能力。

技術實現要素：

本發明的目的是針對現有赤泥大量堆存無法得到有效處理和利用的現狀，結合水中重金屬難以治理的問題熱點，提供一種制備新型的鑭改性赤泥吸附劑的方法，同時實現赤泥廢物利用和廢水處理。

本發明通過以下技術方案來實現：

(1)使用去離子水將工業廢棄物赤泥洗滌并過濾，在烘箱中充分烘干，研磨，篩分至80目備用；氯化鑭在烘箱中充分烘干，備用；

(2)將氯化鑭和赤泥按鑭與赤泥的質量比(0.6-1)：1(優選為0.6：1)加入去離子水攪拌混合均勻，呈泥漿狀，調節pH值至4-8(優選為6)；

(3)將步驟(2)混合均勻的泥漿充分烘干，烘干后充分研磨破碎；

(4)將步驟(3)烘干破碎后的材料放入馬弗爐中100℃-400℃(優選為400℃)恒溫焙燒3小時，冷卻至室溫；

(5)將步驟(4)材料研磨破碎，用去離子水洗滌，烘干，研磨，篩分至80目，即得到鑭改性赤泥吸附劑。

本發明的鑭改性赤泥吸附劑用于水中鉻(如重鉻酸鉀)的吸附，其中水中鉻的濃度可在40-130mg/L，鉻溶液的pH為7-9。

本發明的優點在于，在相同的吸附條件下，赤泥經過本制備方法的改性，對水中鉻的吸附量大大提高，可由0.2333mg/g提高到17.3465mg/g，吸附量提高到了74倍之多。

附圖說明

圖1為實施例6中制備的鑭改性赤泥除鉻吸附劑的掃描電鏡(SEM)照片。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。

對比例1

稱取經去離子水洗滌的赤泥8.4989g和氯化鑭1.5011g共10g加入坩堝中。加入去離子水攪拌混合均勻，滴加鹽酸或氫氧化鈉溶液調節pH值至8。將混合均勻的溶液放入105℃烘箱中干燥24h，烘干后充分研磨。然后放入馬弗爐中400℃燒結，冷卻至室溫。研磨破碎，用去離子水洗滌，烘干，研磨，經過80目篩篩分，即得到鑭改性赤泥吸附劑。

將0.4g吸附劑與40mg/L的重鉻酸鉀溶液在pH＝7的條件下反應3h，吸附量為2.3978mg/g。

實施例2

稱取經去離子水洗滌的赤泥4.8550g和氯化鑭5.1450g共10g加入坩堝中。加入去離子水攪拌混合均勻，滴加鹽酸或氫氧化鈉溶液調節pH值至6。將混合均勻的溶液放入105℃烘箱中干燥24h，烘干后充分研磨。然后放入馬弗爐中200℃燒結，冷卻至室溫，研磨破碎，用去離子水洗滌，烘干，研磨，經過80目篩篩分，即得到鑭改性赤泥吸附劑。

將0.4g吸附劑與40mg/L的重鉻酸鉀溶液在pH＝7的條件下反應3h，吸附量達到8.6026mg/g。

實施例3

稱取經去離子水洗滌的赤泥4.8550g和氯化鑭5.1450g共10g加入坩堝中。加入去離子水攪拌混合均勻，滴加鹽酸或氫氧化鈉溶液調節pH值至6。將混合均勻的溶液放入105℃烘箱中干燥24h，烘干后充分研磨。然后放入馬弗爐中400℃燒結，冷卻至室溫，研磨破碎，用去離子水洗滌，烘干，研磨，經過80目篩篩分，即得到鑭改性赤泥吸附劑。

將0.4g吸附劑與40mg/L的重鉻酸鉀溶液在pH＝7的條件下反應3h，吸附量達到9.7384mg/g。

實施例4

稱取經去離子水洗滌的赤泥4.1443g和氯化鑭5.8557g共10g加入坩堝中。加入去離子水攪拌混合均勻，滴加鹽酸或氫氧化鈉溶液調節pH值至6。將混合均勻的溶液放入105℃烘箱中干燥24h，烘干后充分研磨。然后放入馬弗爐中400℃燒結，冷卻至室溫，研磨破碎，用去離子水洗滌，烘干，研磨，經過80目篩篩分，即得到鑭改性赤泥吸附劑。

將0.4g吸附劑與40mg/L的重鉻酸鉀溶液在pH＝7的條件下反應3h，吸附量達到9.7594mg/g。

實施例5

稱取經去離子水洗滌的赤泥3.6151g和氯化鑭6.3849g共10g加入坩堝中。加入去離子水攪拌混合均勻，滴加鹽酸或氫氧化鈉溶液調節pH值至6。將混合均勻的溶液放入105℃烘箱中干燥24h，烘干后充分研磨。然后放入馬弗爐中400℃燒結，冷卻至室溫，研磨破碎，用去離子水洗滌，烘干，研磨，經過80目篩篩分，即得到鑭改性赤泥吸附劑。

將0.4g吸附劑與40mg/L的重鉻酸鉀溶液在pH＝7的條件下反應3h，吸附量達到9.6963mg/g。

實施例6

稱取經去離子水洗滌的赤泥4.8550g和氯化鑭5.1450g共10g加入坩堝中。加入去離子水攪拌混合均勻，滴加鹽酸或氫氧化鈉溶液調節pH值至6。將混合均勻的溶液放入105℃烘箱中干燥24h，烘干后充分研磨。然后放入馬弗爐中400℃燒結，冷卻至室溫，研磨破碎，用去離子水洗滌，烘干，研磨，經過80目篩篩分，即得到鑭改性赤泥吸附劑。

將0.4g吸附劑與130mg/L的重鉻酸鉀溶液在pH＝9的條件下反應3h，吸附量達到17.3465mg/g。