鉛吸附劑及其制備方法和用圖
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種吸附劑及制備方法和用途，尤其是一種鉛吸附劑及其制備方法和用途。
【背景技術】
[0002]磷礦擦洗尾礦是在磷礦擦洗脫泥過程中產生的磷礦泥廢料，其長期的大量堆放不僅占用了土地、增大了尾礦庫的維護費用，也會對環(huán)境產生不利的影響。近年來，對磷礦尾礦的綜合利用有了一些較大的進展，如題為“Heavy Metal Interact1ns withPhosphatic Clay:Sorpt1n and Desorpt1n Behav1r.^ ?J.Environ.Qual.?30:1961-1968(2001)( “磷尾礦粘土與重金屬間的相互作用:吸附與脫附行為”，《環(huán)境質量》雜志2001年第30卷第1961?1968頁)的文章。該文中提及的磷尾礦粘土主要由粘土礦物(蒙脫土、高嶺土等)和少量殘留的磷灰石組成；其在用于對重金屬的吸附前，需先將磷尾礦粘土干燥、粉碎后過60目篩，并用去離子水清洗后得到作為吸附劑的產物。這種吸附劑雖能夠吸附重金屬鉛、鎘、鋅，卻與其制備方法均存在著不足之處，首先，吸附劑吸附的重金屬在環(huán)境酸度改變時存在著較高的脫附率，其中吸附的鉛在酸堿度為3(pH值)時的環(huán)境下的脫附率高達20%，從而使脫附的重金屬鉛又極易于在環(huán)境介質中移動，因而大大地降低了磷尾礦在實際治理重金屬鉛污染中的功效;其次，制備方法不能獲得具有較低鉛脫附率的產物。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術問題為克服現有技術中的不足之處，提供一種吸附后脫附率較低的鉛吸附劑。
[0004]本發(fā)明要解決的另一個技術問題為提供一種上述鉛吸附劑的制備方法。
[0005]本發(fā)明要解決的又一個技術問題為提供一種上述鉛吸附劑的用途。
[0006]為解決本發(fā)明的技術問題，所采用的技術方案為:鉛吸附劑由顆粒狀磷礦擦洗尾礦組成，特別是，
[0007]所述顆粒狀磷礦擦洗尾礦的比表面積為20?25m2/g，其主要由重量比為3?4:1的硅酸鈣(CaS i03)和氟磷酸鈣(Ca1 (PO4) 6F2)組成；
[0008]所述顆粒狀磷礦擦洗尾礦的粒徑為0.1?2μπι;
[0009]所述顆粒狀磷礦擦洗尾礦的表面為粗糙狀，所述粗糙狀表面的磷原子含量為5?7%。
[0010]作為鉛吸附劑的進一步改進:
[0011 ]優(yōu)選地，顆粒狀磷礦擦洗尾礦含有微量的碳酸鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵和氧化鎂。
[0012]優(yōu)選地，顆粒狀為片狀，其片長為0.1?2μηι、片寬為0.1?2μηι、片厚為0.1?0.5μηι。
[0013]為解決本發(fā)明的另一個技術問題，所采用的另一個技術方案為:上述鉛吸附劑的制備方法包括將風干的磷礦擦洗尾礦粉碎至< 60目，特別是主要步驟如下:
[0014]步驟I，先按照磷礦擦洗尾礦和水的體積比為I: 3?5的比例，將磷礦擦洗尾礦和水攪拌混合后超聲處理至少3h，得到混合液，再將混合液靜置至少20h后去除上層清液，得到磷礦泥；
[0015]步驟2，先按照磷礦泥和0.015?0.03mo VL的碳酸鉀溶液的體積比為1: 0.8?1.2的比例，將磷礦泥加入碳酸鉀溶液中攪拌混合并浸泡至少Ih后，超聲處理至少3h，得到混漿液，再將混漿液靜置至少20h后去除上層清液，得到混泥漿；
[0016]步驟3，先對混泥漿使用水進行至少2次的攪拌清洗、靜置去除上層清液的處理后，對其進行干燥、粉碎的處理，得到<60目的泥粉末，再將泥粉末置于空氣等離子體下處理10?15min，得到活化泥粉末；
[0017]步驟4，先按照活化泥粉末和I?300mg/L的磷水溶液的重量比為1:50?80的比例，將活化泥粉末置于磷水溶液中攪拌吸附至少3h后，靜置至少3h，去除上層清液后得到其表面含有磷酸根的活化泥粉末，再對表面含有磷酸根的活化泥粉末使用水進行至少2次的攪拌清洗、靜置去除上層清液的處理后，經干燥制得鉛吸附劑。
[0018]作為鉛吸附劑的制備方法的進一步改進:
[0019]優(yōu)選地，水均為軟水，或蒸餾水，或去離子水。
[0020]優(yōu)選地，超聲處理時的頻率均為40kHz。
[0021 ] 優(yōu)選地，空氣等離子體下處理為流化床式空氣等離子體處理，處理時的空氣流量為50?6011117111丨11、壓強為800?900?3，微波頻率為2.456抱。
[0022]為解決本發(fā)明的又一個技術問題，所采用的又一個技術方案為:上述鉛吸附劑的用途為，
[0023]將鉛吸附劑置于含鉛水溶液中攪拌至少1min后靜置至少2h，以進行對鉛的吸附。
[0024]相對于現有技術的有益效果是:
[0025]其一，對制得的目的產物分別使用掃描電鏡、X射線衍射儀和比表面與孔隙率分析儀進行表征，由其結果可知，目的產物為顆粒狀，其粒徑為0.1?2μπι，顆粒中主要為片狀，其片長為0.1?2μπι、片寬為0.1?2μπι、片厚為0.1?0.5μπι。顆粒的表面為粗糙狀，粗糙表面的磷原子的含量為5?7%。顆粒狀目的產物主要由重量比為3?4:1的硅酸鈣和氟磷酸鈣組成，除此之外還含有微量的碳酸鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵和氧化鎂。氮氣吸附-脫附等溫曲線圖表明目的產物的比表面積為20?25m2/g。這種主要由硅酸鈣和氟磷酸鈣組成、其粗糙表面含有磷原子的顆粒狀目的產物，既由于易于結合磷酸根形成難溶的磷酸鈣鹽，又因具有合適的比表面積，還由于粗糙的表面易于吸附鉛離子，更因表面含有的磷原子，從而使其被置于含鉛水溶液中時，極易于其中的磷酸鈣與重金屬鉛形成溶度積僅為8.0X10—43的含重金屬鉛的磷酸鹽一一Pb3(PO4)2,以實現目的產物吸附鉛后的低脫附率之目的。
[0026]其二，將制得的目的產物作為鉛吸附劑，經分別對不同濃度下的含鉛水溶液進行多次多批量的測試，其吸附性能相當的好，且所吸附的鉛在酸堿度為3時，鉛的脫附率僅為
6.9%oo
[0027]其三，制備方法科學、有效。不僅制得了吸附后脫附率較低的目的產物一一鉛吸附劑，還于制作的過程中對原料磷礦擦洗尾礦進行的超聲、等離子體活化和表面磷原子含量增加的處理，增大了磷礦擦洗尾礦的反應活性，顯著地提高了磷礦擦洗尾礦中磷酸鹽的比例，為后續(xù)有效地吸附并固定重金屬鉛奠定了良好的基礎，從而使目的產物極易于廣泛地用于對水中的鉛進行吸附處理。
【附圖說明】
[0028]圖1是對制備方法制得的目的產物使用掃描電鏡(SEM)進行表征的結果之一。SEM圖像顯示出了目的產物的形貌和尺寸。
[0029]圖2是對制得的目的產物使用X射線衍射(XRD)儀進行表征的結果之一。XRD譜圖證實了目的產物的成分。
[0030]圖3是目的產物于含鉛水溶液中對鉛去除率的測試結果之一。測試時的條件為，模擬含鉛廢水的體積為100mL，含鉛廢水中Pb2+的濃度為12.48mg/L，目的產物的投入量為lg。
【具體實施方式】
[0031]下面結合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選方式作進一步詳細的描述。
[0032]首先從市場購得或自行制得:
[0033]磷礦擦洗尾礦;作為水的軟水，或蒸餾水，或去離子水;碳酸鉀溶液;磷水溶液。
[0034]接著，
[0035]實施例1
[0036]制備的具體步驟為:
[0037]步驟I，先按照磷礦擦洗尾礦和水的體積比為1:3的比例，將磷礦擦洗尾礦和水攪拌混合后超聲處理5h;其中，水為軟水，超聲處理時的頻率為40kHz，得到混合液。再將混合液靜置20h后去除上層清液，得到磷礦泥。
[0038]步驟2，先按照磷礦泥和0.015mol/L的碳酸鉀溶液的體積比為1:1.2的比例，將磷礦泥加入碳酸鉀溶液中攪拌混合并浸泡Ih后，超聲處理3h;其中，超聲處理時的頻率為40kHz，得到混漿液。再將混漿液靜置20h后去除上層清液，得到混泥漿。
[0039]步驟3，先對混泥漿使用水進行2次的攪拌清洗、靜置去除上層清液的處理后，對其進行干燥、粉碎的處理，得到<60目的泥粉末。再將泥粉末置于空氣等離子體下處理1min;其中，空氣等離子體下處理為流化床式空氣等離子體處理，處理時的空氣流量為50mL/min、壓強為900Pa，微波頻率為2.45GHz，得到活化泥粉末。
[0040]步驟4，先按照活化泥粉末和lmg/L的磷水溶液的重量比為1:80的比例，將活化泥粉末置于磷水溶液中攪拌吸附3h后，靜置5h，去除上層清液后得到其表面含有磷酸根的活化泥粉末。再對表面含有磷酸根的活化泥粉末使用水進行2次的攪拌清洗、靜置去除上層清液的處理后，經干燥制得近似于圖1所示，以及如圖2中的曲線所示的鉛吸附劑。
[0041 ] 實施例2
[0042]制備的具體步驟為:
[0043]步驟I，先按照磷礦擦洗尾礦和水的體積比為1:3.5的比例，將磷礦擦洗尾礦和水攪拌混合后超聲處理4.5h;其中，水為軟水，超聲處理時的頻率為40kHz，得到混合液。再將混合液靜置21h后去除上層清液，得到磷礦泥。
[0044]步驟2，先按照磷礦泥和0.019mo I /L的碳酸鉀溶液的體積比為1: 1.1的比例，將磷礦泥加入碳酸鉀溶液中攪拌混合并浸泡1.3h后，超聲處理3.5h;其中，超聲處理時的頻率為40kHz，得到混漿液。再將混漿液靜置21h后去除上層清液，得到混泥漿。