本發(fā)明涉及重金屬處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種改性甲殼素凝膠球協(xié)同檸檬渣吸附效果增強(qiáng)的重金屬吸附劑。
背景技術(shù)：
重金屬?gòu)V泛被接受的定義為密度＞5g/cm3的金屬元素，在有色金屬的選礦、冶煉過(guò)程中，不少重金屬如鉛、鎘、鋅、銅等進(jìn)入大氣、水、土壤，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生極大的危害，重金屬?gòu)U水主要來(lái)源于有色金屬冶煉、礦山開采、機(jī)械加工、廢舊電池垃圾處理、以及農(nóng)藥、醫(yī)藥、顏料等生產(chǎn)過(guò)程的污水排放，這些隨廢水排出的重金屬，即使?jié)舛刃?，也可在藻類和底泥中積累，被魚和貝類體表吸附，經(jīng)食物鏈進(jìn)入人體，嚴(yán)重危害人類的健康。因此，采用經(jīng)濟(jì)、有效、環(huán)保的方法治理重金屬污染已成為當(dāng)前水處理領(lǐng)域的熱點(diǎn)課題。重金屬污染可采用稀釋法、絮凝沉淀法、吸附法、生物修復(fù)法等進(jìn)行處理，其中吸附法的使用最為廣泛，吸附法的關(guān)鍵在于吸附劑的選擇，目前常用的吸附劑主要有活性炭、天然吸附劑、碳納米管吸附劑等，但是，這些材料作為吸附劑存在費(fèi)用昂貴、利用率低以及操作復(fù)雜等許多弊端，因此，尋找價(jià)格低廉的新型吸附材料具有重要意義。
活性白土是以黏土礦物（通常是膨潤(rùn)土）為原料，經(jīng)酸活化處理制得的具有微孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、比表面積較大、吸附性和脫色能力較強(qiáng)的一種吸附劑。傳統(tǒng)膨潤(rùn)土的酸活化過(guò)程分為濕法、干法和半干法三類。濕法工藝酸用量大，產(chǎn)生大量的廢酸廢水，且干燥能耗高；干法工藝存在酸活化不均勻，產(chǎn)品質(zhì)量不高的缺點(diǎn)?！兑?蒙混層粘土半干法鹽酸活化制備活性白土》一文中采用半干法鹽酸活化工藝對(duì)伊/蒙混層粘土進(jìn)行活化改性，分別對(duì)鹽酸用量、鹽酸濃度、熟化溫度進(jìn)行了工藝優(yōu)化，得到在鹽酸濃度為6% 、鹽酸用量為粘土質(zhì)量的30% 、鹽酸噴霧加料、熟化溫度為40℃、熟化時(shí)間24 h的條件下，產(chǎn)品活性度最高，于市售普通白土進(jìn)行混合時(shí)，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的脫色率，同時(shí)降低了生產(chǎn)成本。但是本發(fā)明采用半干法進(jìn)行活化后放入保溫箱中熟化24小時(shí)，生產(chǎn)效率低，且能耗大，需要對(duì)處理方式進(jìn)行改性；同時(shí)由于制得的產(chǎn)品用于重金屬離子污染廢水的吸附處理，需要進(jìn)一步提高活性白土在液體中的懸浮性，以滿足應(yīng)用的需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種改性甲殼素凝膠球協(xié)同檸檬渣吸附效果增強(qiáng)的重金屬吸附劑。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種改性甲殼素凝膠球協(xié)同檸檬渣吸附效果增強(qiáng)的重金屬吸附劑，由下列重量份的原料制備制成：伊蒙混層粘土原礦100-110、鹽酸適量、十六烷基三甲基溴化銨25-27、去離子水適量、處理后的檸檬渣50-55、濃度為10wt%的硼酸溶液適量、甲殼素20-22、海藻酸鈉0.5-0.6、濃度為5wt%的氯化鈣溶液9-10。
所述一種改性甲殼素凝膠球協(xié)同檸檬渣吸附效果增強(qiáng)的重金屬吸附劑，由以下具體步驟制備而成：
（1）將伊蒙混層粘土原礦進(jìn)行初步處理，粉碎過(guò)200目篩待用；將十六烷基三甲基溴化銨溶于40-45倍量的去離子水中，加入上述粉碎后的伊蒙混層粘土，室溫下以1000-1200轉(zhuǎn)/分的速度攪拌4-5小時(shí)，離心分離，放入烘箱中以60-80℃烘干，過(guò)200目篩，得到有機(jī)改性伊蒙混層粘土待用；將上述有機(jī)改性伊蒙混層粘土放入反應(yīng)釜中，邊攪拌邊滴加0.3-0.35倍量的鹽酸，然后將其放入微波爐中活化反應(yīng)30-40秒后取出，放入烘箱中以100-110℃干燥3-4小時(shí)，研磨成粉狀，得到有機(jī)改性活化伊蒙混層粘土；
（2）將處理后的檸檬渣置于錐形瓶中，加入3-4倍量的濃度為10wt%的硼酸溶液浸泡4-5小時(shí)，然后抽濾，將濾餅用去離子水清洗至中性，放入烘箱中以100-120℃烘干，得到改性檸檬渣；
（3）將海藻酸鈉加入90-100倍量的去離子水中，攪拌至完全溶解形成溶液，加入甲殼素，攪拌均勻后擠壓滴入濃度為5wt%的氯化鈣溶液，固化10-12小時(shí)，得到改性甲殼素凝膠球；
（4）將步驟（1）（2）（3）得到的產(chǎn)物混合，攪拌分散均勻即得。
所述的一種改性甲殼素凝膠球協(xié)同檸檬渣吸附效果增強(qiáng)的重金屬吸附劑，鹽酸為質(zhì)量濃度為6%的鹽酸。
所述的一種改性甲殼素凝膠球協(xié)同檸檬渣吸附效果增強(qiáng)的重金屬吸附劑，處理后的檸檬渣的制備工藝如下：將檸檬渣置于2-3倍量的去離子水中加熱至60-70℃中煎煮90-120分鐘，煎煮完畢后冷卻到室溫，利用去離子水清洗2-3次直至溶液為無(wú)色，用紗布進(jìn)行過(guò)濾，將得到的檸檬渣于100-110℃下烘干粉碎，過(guò)100目篩。
所述的一種改性甲殼素凝膠球協(xié)同檸檬渣吸附效果增強(qiáng)的重金屬吸附劑，甲殼素是利用粉碎機(jī)粉碎后的粒徑為100-250微米的甲殼素細(xì)粉且脫乙酰度為40.4%。
所述的一種改性甲殼素凝膠球協(xié)同檸檬渣吸附效果增強(qiáng)的重金屬吸附劑的制備方法，步驟（1）中所述伊蒙混層粘土原礦的初步處理包括首先將伊蒙混層粘土原礦破碎至平均粒徑小于20目的顆粒，然后在烘箱中以150-250℃的溫度烘干，再經(jīng)粉碎機(jī)粉碎成200目的粉末。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明首先利用十六烷基三甲基溴化銨對(duì)伊蒙混層粘土進(jìn)行季銨鹽有機(jī)改性，與插層進(jìn)行反應(yīng)，使得伊蒙混層粘土的zeta電位增大，提高了懸浮穩(wěn)定性，再利用鹽酸對(duì)其進(jìn)行半干法微波活化，大大縮短了活化周期，提高了生產(chǎn)效率，減少了鹽酸的使用量，同時(shí)活化后的伊蒙混層粘土顆粒中雜質(zhì)被去除，孔道被疏通，比表面積增大，吸附性能得到提高。
本發(fā)明利用硼酸對(duì)檸檬渣進(jìn)行改性，使得檸檬渣的表面變得疏松多孔，增加了其比表面積，孔容顯著增加，對(duì)銅、鉛、鉻等離子的吸附率明顯增大，對(duì)于重金屬離子廢水的處理具有極佳的效果；本發(fā)明還通過(guò)甲殼素與海藻酸鈉進(jìn)行反應(yīng)制成改性甲殼素凝膠球，能夠很好的分散在水溶液中，由于甲殼素分子中含有大量氨基與羥基，可通過(guò)離子交換、螯合等方式與重金屬離子等進(jìn)行作用，對(duì)銅、鈷、鋅等離子具有良好的吸附作用；
本發(fā)明采用伊蒙混層粘土、檸檬渣、甲殼素等為主要原料，簡(jiǎn)單易得，成本低廉，通過(guò)一系列的工藝步驟制成具有良好吸附效果的處理劑，用于重金屬?gòu)U水的處理中具有顯著的效果，同時(shí)不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。
具體實(shí)施方式
一種改性甲殼素凝膠球協(xié)同檸檬渣吸附效果增強(qiáng)的重金屬吸附劑，由下列重量份（公斤）的原料制備制成：伊蒙混層粘土原礦100、質(zhì)量濃度為6%的鹽酸適量、十六烷基三甲基溴化銨25、去離子水適量、處理后的檸檬渣50、濃度為10wt%的硼酸溶液適量、100微米脫乙酰度40.4%的甲殼素細(xì)粉20、海藻酸鈉0.5、濃度為5wt%的氯化鈣溶液9。
所述一種改性甲殼素凝膠球協(xié)同檸檬渣吸附效果增強(qiáng)的重金屬吸附劑，由以下具體步驟制備而成：
（1）首先將伊蒙混層粘土原礦破碎至平均粒徑為15目的顆粒，然后在烘箱中以200℃的溫度烘干，再經(jīng)粉碎機(jī)粉碎成 200目的粉末待用；將十六烷基三甲基溴化銨溶于40倍量的去離子水中，加入上述粉碎后的伊蒙混層粘土，室溫下以1000轉(zhuǎn)/分的速度攪拌4小時(shí)，離心分離，放入烘箱中以65℃烘干，過(guò)200目篩，得到有機(jī)改性伊蒙混層粘土待用；將上述有機(jī)改性伊蒙混層粘土放入反應(yīng)釜中，邊攪拌邊滴加0.3倍量的濃度為6wt%的鹽酸，直至滴加完全，然后將其放入微波爐中以480W的功率活化反應(yīng)30秒后取出，放入烘箱中以100℃干燥3小時(shí)，研磨成粉狀，得到有機(jī)改性活化伊蒙混層粘土；
（2）將處理后的檸檬渣置于錐形瓶中，加入3倍量的濃度為10wt%的硼酸溶液浸泡4小時(shí)，然后抽濾，將濾餅用去離子水清洗至中性，放入烘箱中以100℃烘干，得到改性檸檬渣；
（3）將海藻酸鈉加入90倍量的去離子水中，攪拌至完全溶解形成溶液，加入100微米脫乙酰度40.4%的甲殼素細(xì)粉，攪拌均勻后擠壓滴入濃度為5wt%的氯化鈣溶液，固化10小時(shí)，得到改性甲殼素凝膠球；
（4）將步驟（1）（2）（3）得到的產(chǎn)物混合，攪拌分散均勻即得。