本发明涉及水处理
技术领域：
，尤其涉及一种用于去除水中重金属锑的新型吸附剂的制备方法及y型分子筛负载氢氧化铈型吸附剂，具体是一种用于去除水中锑的y型分子筛负载氢氧化铈型吸附剂的制备方法。
背景技术：
：作为重要的工业资源，锑是世界上开采量排名第9位的金属，全球每年的产量超过1.0×105t。锑及其化合物可用作阻燃剂、半导体和合金硬化剂等，与人类生产活动密切相关。由于火山喷发、采矿、金属冶炼等自然或人为因素，导致其流失到环境中，世界河流中锑的平均浓度在1μg/l以下，但在一些水体中锑的浓度可高达30mg/l。作为最大的锑储量和生产国，中国面临着严重的锑污染，特别是在湖南省锡矿山锑矿区，其周边河水及井水中的锑含量分别为1.33～21.79mg/l和0.037～0.063mg/l。锑在水中主要以三价锑(以锑(ⅲ)表示)和五价锑(以锑(ⅴ)表示)的形式存在，但锑(ⅲ)的毒性是锑(ⅴ)的10倍以上。锑作为一种致癌元素，严重威胁人类健康。因此，研发经济高效的去除水中锑的方法已成为保护人类生存环境的当务之急。吸附法是去除水中低浓度锑的最有效选择之一。吸附法具有操作简单快速、能量消耗少等优点。现有的一些颗粒吸附剂对水中锑有较好的吸附性能，但仍存在制备过程复杂、特异性低的问题。因此，开发制备过程简单且对水中锑具有特异性吸附性能的吸附剂是十分必要的。因此，亟需提供一种用于去除水中重金属锑的新型吸附剂的制备方法，以高效去除水中的重金属锑。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于去除水中重金属锑的新型吸附剂的制备方法及其制得的吸附剂，具体是一种用于去除水中锑的y型分子筛负载氢氧化铈型吸附剂，能够有效地去除水中的重金属锑。为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案。本发明提供了一种用于去除水中重金属锑的新型吸附剂的制备方法，包括以下步骤：溶解氯化亚铈的步骤；调节ph的步骤；投加y型分子筛的步骤；恒温浸渍与负载的步骤；抽滤与洗涤的步骤；烘干至恒重的步骤；冷却的步骤；研磨与过筛的步骤。进一步，所述溶解氯化亚铈的步骤为：向氯化亚铈粉末中加入去离子水，超声，至氯化亚铈完全溶解，即得氯化亚铈溶液。进一步，所述调节ph为：调节ph至10以上。进一步，所述调节ph为：使用氢氧化钠调节ph至10以上。进一步，所述氢氧化钠的浓度为0.1～2.0mol/l。进一步，所述恒温浸渍与负载的步骤为：投加y型分子筛后，置于温度为25℃、转速为200r/min的恒温水浴震荡容器中进行浸渍反应，使得氢氧化铈成功负载到y型分子筛上。进一步，所述烘干的温度不超过100℃。进一步，所述冷却的步骤为：于干燥器中冷却至室温。进一步，所述过筛的目数为100目。进一步，所述氯化亚铈粉末中氯化亚铈的质量分数为0.2～1.0％。进一步，所述y型分子筛的投加量的固液比为1：50(m/v)。进一步，所述恒温浸渍的时间不小于4h。本发明还提供了一种y型分子筛负载氢氧化铈型吸附剂，由所述的用于去除水中重金属锑的新型吸附剂的制备方法制备得到。本发明中，所述的y型分子筛负载氢氧化铈型吸附剂用于去除水体中的重金属锑。本发明中，所述y型分子筛负载氢氧化铈型吸附剂的应用方法可以为：将所述y型分子筛负载氢氧化铈型吸附剂与含锑水充分接触，后将锑吸附于吸附剂中，过滤后分离出含锑吸附剂即可。本发明一具体实施例中，所述用于去除水中重金属锑的新型吸附剂的制备方法，包括如下步骤：(1)溶解氯化亚铈：将质量分数为0.2～1.0％的氯化亚铈粉末(分析纯)置于装有去离子水的反应瓶中，将反应瓶置于超声波溶解仪中超声至氯化亚铈完全溶解，得到氯化亚铈溶液；(2)调节ph：使用浓度为0.1～2.0mol/l的氢氧化钠调节所述氯化亚铈溶液的ph至10以上；(3)投加y型分子筛：调节ph后，投加y型分子筛，得到混合液体；(4)恒温浸渍与负载：将步骤(3)中的装有混合液体的反应容器置于恒温水浴震荡箱中进行浸渍反应，反应温度为25℃，转速为200r/min，使氢氧化铈成功负载到y型分子筛上；(5)抽滤与洗涤：将步骤(4)中得到的混合液进行真空抽滤，将滤渣用去离子水洗涤三次，后收集至培养皿中；(6)烘干：将步骤(5)中的放有滤渣的培养皿烘干至恒重，烘干的温度不超过100℃；(7)研磨与过筛：将步骤(6)中烘干的固体在干燥器内冷却至室温，研磨，过100目筛，将过筛物在干燥器内保存，作为吸附剂备用。本发明中，除另有规定外，所采用的材料均为市售产品。本发明中，所述y型分子筛负载氢氧化铈型吸附剂，可用于不同ph条件的含锑水体的有效治理。例如，所述ph可以为2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0。本发明实施例中，吸附容量的计算公式为式中：q为吸附容量(mg/g)，c0、c1分别为初始和反应后液体中锑的浓度(mg/l)，m为吸附剂投加量(g)，v为溶液体积(l)。本发明的有益效果在于：本发明将y型分子筛与稀土元素铈结合，制备得到用于去除水中锑的y型分子筛负载氢氧化铈型吸附剂，不仅充分利用了y型分子筛优良的结构特性，而且发挥了铈对锑的特异性吸附。y型分子筛是立方晶格的硅铝酸盐骨架结构，具有较大的空间体积和3维12元环的孔道体系、优良的水热稳定性和耐酸性以及高的表面极性。本发明用y型分子筛负载氢氧化铈型吸附剂去除水中的锑，对水中锑的吸附容量高，且整个过程无铈的释放、不存在二次污染。根据本发明的试验可知，当吸附剂投加量为1g/l时，对水中低浓度(<5mg/l)的锑(ⅲ)的去除率高于77％，对水中低浓度(<5mg/l)的锑(ⅴ)的去除率高于64％，可见，本发明的吸附剂对于去除水中的锑具有显著的效果。本发明中的操作过程简单，原料价格低廉，对水中锑有较大的吸附容量。本发明中的y型分子筛负载氢氧化铈型吸附剂对锑有较高的选择性，可用于不同ph的含锑水体的有效治理，是一项值得大力推广的新技术。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明的用于去除水中重金属锑的新型吸附剂的制备方法的流程框图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1本实施例提供一种用于去除水中重金属锑的新型吸附剂的制备方法，参考图1，包括如下步骤：(1)溶解氯化亚铈称取质量为0.2000g的氯化亚铈粉末(分析纯)置于250ml玻璃锥形瓶中，然后加入100ml去离子水，将锥形瓶置于超声波溶解仪中超声20min，使氯化亚铈完全溶解；(2)调节ph使用2.0mol/l的氢氧化钠溶液调节步骤(1)锥形瓶中溶液的ph至10.0；(3)投加y型分子筛以1:50的固液比，投加质量为2.0000g的y型分子筛(购自南开大学催化剂厂)至步骤(2)的混合液体中；(4)浸渍与负载将步骤(3)中的装有混合液体的锥形瓶置于恒温水浴震荡箱中，在反应温度为25℃，转速为200r/min的条件下反应4h，使氢氧化铈成功负载到y型分子筛上；(5)抽滤与洗涤将步骤(4)中的混合液使用真空抽滤泵抽滤，将滤渣用去离子水洗涤三次后收集至培养皿中；(6)烘干将步骤(5)中的放有滤渣的培养皿置于烘箱中，在75℃下干燥10h；(7)研磨与过筛将步骤(6)中烘干的固体在干燥器内冷却至室温，使用陶瓷研钵研磨，过100目尼龙标准筛，将过筛物在干燥器内保存，即得y型分子筛负载氢氧化铈型吸附剂，备用。1)对本实施例得到的y型分子筛负载氢氧化铈型吸附剂进行去除水中锑(ⅲ)的检测试验，具体方法如下：(记为试验1)方法：称取0.1000g制备所得的吸附剂置于250ml玻璃锥形瓶中，然后在锥形瓶中加入100ml由酒石酸锑钾(分析纯)配制而成的锑(ⅲ)初始浓度为50mg/l的含锑水，再使用浓度为0.1～1.0mol/l盐酸溶液或者浓度为0.1～1.0mol/l的氢氧化钠溶液将锥形瓶内溶液的ph调至7.0。将锥形瓶加塞后置于恒温水浴振荡箱中，在反应温度25℃、转速200r/min下吸附反应12h后，将锥形瓶中的液体过0.45μm的滤膜，对所得滤液使用电感耦合等离子体发射光谱仪进行测定分析，计算除锑(ⅲ)的y型分子筛负载氢氧化铈型吸附剂的吸附容量。试验做两个平行样，所得吸附容量的数据为两个平行样吸附容量的平均值。试验1的检测结果表明：采用实施例1的制备方法制得的y型分子筛负载氢氧化铈型吸附剂对水中锑(ⅲ)的吸附容量为15.68mg/g。2)对本实施例得到的y型分子筛负载氢氧化铈型吸附剂进行去除水中锑(ⅴ)的检测试验，具体方法如下：(记为试验2)方法：称取0.1000g制备所得的吸附剂置于250ml玻璃反应瓶中，然后在锥形瓶中加入100ml由焦锑酸钾(分析纯)配制而成的锑(ⅴ)初始浓度为50mg/l的含锑水，再使用浓度为0.1～1.0mol/l盐酸溶液或者浓度为0.1～1.0mol/l的氢氧化钠溶液将锥形瓶内溶液的ph调至7.0。将锥形瓶加塞后置于恒温水浴振荡箱中，在反应温度25℃、转速200r/min下吸附反应12h后，将锥形瓶中的液体过0.45μm的滤膜，对所得滤液使用电感耦合等离子体发射光谱仪进行测定分析，计算除锑(ⅴ)的y型分子筛负载氢氧化铈型吸附剂的吸附容量。试验做两个平行样，所得吸附容量的数据为两个平行样吸附容量的平均值。试验2的检测结果表明：采用实施例1的制备方法制得的y型分子筛负载氢氧化铈型吸附剂对水中锑(ⅴ)的吸附容量为2.67mg/g。实施例2本实施例提供一种用于去除水中锑的新型吸附剂的制备方法，包括以下步骤：(1)溶解氯化亚铈称取质量为0.4000g的氯化亚铈粉末(分析纯)置于250ml玻璃锥形瓶中，然后加入100ml去离子水，将锥形瓶置于超声波溶解仪中超声20min，使氯化亚铈完全溶解；(2)～(7)步骤同实施例1。对本实施例得到的y型分子筛负载氢氧化铈型吸附剂进行去除水中锑的检测试验，检测方法与实施例1相同：本实施例的检测结果表明：本发明实施例2中制得的y型分子筛负载氢氧化铈型吸附剂对水中锑(ⅲ)的吸附容量为23.06mg/g，对水中锑(ⅴ)的吸附容量为7.18mg/g。实施例3本实施例提供一种用于去除水中锑的新型吸附剂的制备方法，包括以下步骤：(1)溶解氯化亚铈称取质量为1.0000g的氯化亚铈粉末(分析纯)置于250ml玻璃锥形瓶中，然后加入100ml去离子水，将锥形瓶置于超声波溶解仪中超声20min，使氯化亚铈完全溶解。；(2)～(7)步骤同实施例1。对本实施例得到的y型分子筛负载氢氧化铈型吸附剂进行去除水中锑的检测试验，检测方法与实施例1相同：本实施例的检测结果表明：实施例3的制备方法下制得的y型分子筛负载氢氧化铈型吸附剂对水中锑(ⅲ)的吸附容量为30.96mg/g，对水中锑(ⅴ)的吸附容量为11.89mg/g。实施例4一种用于去除水中锑的新型吸附剂的制备方法，包括以下步骤：(1)溶解氯化亚铈称取质量为0.4000g的氯化亚铈粉末(分析纯)置于250ml玻璃锥形瓶中，然后加入100ml去离子水，将锥形瓶置于超声波溶解仪中超声20min，使氯化亚铈完全溶解。(2)～(5)步骤同实施例1(6)烘干将步骤(5)中的放有滤渣的培养皿置于烘箱中，在80℃下干燥10h；(7)研磨与过筛(同实施例1)1)对本实施例得到的y型分子筛负载氢氧化铈型吸附剂去除水中锑(ⅲ)的效果进行检测试验：(记为试验3)方法：分别称取0.1000g制备所得的吸附剂至3个250ml的玻璃锥形瓶中，然后在锥形瓶中分别加入100ml由酒石酸锑钾(分析纯)配制而成的锑(ⅲ)初始浓度分别为5、25和50mg/l的含锑水，再使用浓度为0.1～1.0mol/l盐酸溶液或者浓度为0.1～1.0mol/l的氢氧化钠溶液分别将3个锥形瓶内溶液的ph调至7.0。将各锥形瓶加塞后置于恒温水浴振荡箱中，在反应温度25℃、转速200r/min下吸附反应12h后，分别将锥形瓶中的液体过0.45μm的滤膜，对所得滤液使用电感耦合等离子体发射光谱仪进行测定分析，分别计算除锑(ⅲ)的y型分子筛负载氢氧化铈型吸附剂的吸附容量。试验做两个平行样，所得吸附容量的数据为两个平行样吸附容量的平均值。试验3的检测结果如表1所示。表1锑(ⅲ)的初始浓度(mg/l)52550吸附容量(mg/g)3.8914.9321.64锑(ⅲ)的去除率(％)77.859.743.3根据表1记载的试验数据可知：①与实施例2相比，当烘干温度由75℃升高至80℃时，吸附剂对锑(ⅲ)的吸附容量变化不大；②当吸附剂投加量为1g/l时，对水中低浓度(<5mg/l)的锑(ⅲ)的去除率高于77％。2)对本实施例得到的y型分子筛负载氢氧化铈型吸附剂去除水中锑(ⅴ)的效果进行检测试验：(记为试验4)方法：分别称取0.1000g制备所得的吸附剂至3个250ml的玻璃锥形瓶中，然后在锥形瓶中分别加入100ml由焦锑酸钾(分析纯)配制而成的锑(ⅴ)初始浓度分别为5、25和50mg/l的含锑水，再使用浓度为0.1～1.0mol/l盐酸溶液或者浓度为0.1～1.0mol/l的氢氧化钠溶液分别将3个锥形瓶内溶液的ph调至7.0。将各锥形瓶加塞后置于恒温水浴振荡箱中，在反应温度25℃、转速200r/min下吸附反应12h后，分别将锥形瓶中的液体过0.45μm的滤膜，对所得滤液使用电感耦合等离子体发射光谱仪进行测定分析，分别计算除锑(ⅴ)的y型分子筛负载氢氧化铈型吸附剂的吸附容量。本试验做两个平行样，所得吸附容量的数据为两个平行样吸附容量的平均值。试验4的检测结果如表2所示。表2锑(ⅴ)的初始浓度(mg/l)52550吸附容量(mg/g)3.204.667.39锑(ⅴ)的去除率(％)64.018.614.8根据表2中的数据可知：①与实施例2相比，当烘干温度由75℃升高至80℃时，吸附剂对锑(ⅴ)的吸附容量变化不大；②当吸附剂投加量为1g/l时，对水中低浓度(<5mg/l)的锑(ⅴ)的去除率高于64％。3)对本实施例得到的y型分子筛负载氢氧化铈型吸附剂去除水中锑(ⅲ)的效果进行检测试验：(记为试验5)方法：分别称取0.1000g制备所得的吸附剂至6个250ml玻璃锥形瓶中，然后在各锥形瓶中分别加入100ml由酒石酸锑钾(分析纯)配制而成的锑(ⅲ)初始浓度为35mg/l的含锑水，再使用浓度为0.1～1.0mol/l盐酸溶液或者浓度为0.1～1.0mol/l的氢氧化钠溶液将6个锥形瓶内溶液的ph分别调至2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0。将各锥形瓶加塞后置于恒温水浴振荡箱中，在反应温度25℃、转速200r/min下吸附反应12h后，分别将锥形瓶中的液体过0.45μm的滤膜，对所得滤液使用电感耦合等离子体发射光谱仪进行测定分析，分别计算除锑(ⅲ)的y型分子筛负载氢氧化铈型吸附剂的吸附容量。试验做两个平行样，所得吸附容量的数据为两个平行样吸附容量的平均值。试验5的检测结果如表3所示。表3初始ph2.03.04.05.06.07.0吸附容量(mg/g)30.8033.1527.2524.8521.319.75根据表3中的数据可知：实施例4的制备方法下制得的y型分子筛负载氢氧化铈型吸附剂在不同初始ph下，对水中的锑(ⅲ)均具有较好的吸附效果，且在初始ph＝3时的吸附效果更佳。4)对本实施例得到的y型分子筛负载氢氧化铈型吸附剂去除水中锑(ⅴ)的效果进行检测试验：(记为试验6)方法：分别称取0.1000g制备所得的吸附剂至9个250ml玻璃锥形瓶中，然后在各锥形瓶中分别加入100ml由焦锑酸钾(分析纯)配制而成的锑(ⅴ)初始浓度为35mg/l的含锑水，再使用浓度为0.1～1.0mol/l盐酸溶液或者浓度为0.1～1.0mol/l的氢氧化钠溶液将9个锥形瓶内溶液的ph分别调至2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0。将各锥形瓶加塞后置于恒温水浴振荡箱中，在反应温度25℃、转速200r/min下吸附反应12h后，将锥形瓶中的液体过0.45μm的滤膜，对所得滤液使用电感耦合等离子体发射光谱仪进行测定分析，分别计算除锑(ⅴ)的y型分子筛负载氢氧化铈型吸附剂的吸附容量。试验做两个平行样，所得吸附容量的数据为两个平行样吸附容量的平均值。试验6的检测结果如表4所示。表4初始ph2.03.04.05.06.07.08.09.010.0吸附容量(mg/g)8.555.956.256.155.956.055.955.854.15根据表4中的数据可知：实施例4的制备方法下制得的y型分子筛负载氢氧化铈型吸附剂在不同初始ph下，对水中的锑(ⅴ)均具有较好的吸附效果，且初始ph＝2.0时吸附效果更佳。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页1 2 3
技术特征：1.一种用于去除水中重金属锑的新型吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：溶解氯化亚铈的步骤；调节ph的步骤；投加y型分子筛的步骤；恒温浸渍与负载的步骤；抽滤与洗涤的步骤；烘干至恒重的步骤；冷却的步骤；研磨与过筛的步骤。
2.根据权利要求1所述的用于去除水中重金属锑的新型吸附剂的制备方法，其特征在于，所述溶解氯化亚铈的步骤为：向氯化亚铈粉末中加入去离子水，超声，至氯化亚铈完全溶解，即得氯化亚铈溶液。
3.根据权利要求1所述的用于去除水中重金属锑的新型吸附剂的制备方法，其特征在于，所述调节ph为：调节ph至10以上。
4.根据权利要求1所述的用于去除水中重金属锑的新型吸附剂的制备方法，其特征在于，所述恒温浸渍与负载的步骤为：投加y型分子筛后，置于温度为25℃、转速为200r/min的恒温水浴震荡容器中进行浸渍反应，使得氢氧化铈负载到y型分子筛上。
5.根据权利要求2所述的用于去除水中重金属锑的新型吸附剂的制备方法，其特征在于，所述氯化亚铈粉末的质量分数为0.2～1.0％。
6.根据权利要求1或4所述的用于去除水中重金属锑的新型吸附剂的制备方法，其特征在于，所述y型分子筛的投加量的固液比为1：50。
7.根据权利要求1所述的用于去除水中重金属锑的新型吸附剂的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度不超过100℃。
8.根据权利要求1所述的用于去除水中重金属锑的新型吸附剂的制备方法，其特征在于，所述冷却的步骤为：于干燥器中冷却至室温。
9.根据权利要求1所述的用于去除水中重金属锑的新型吸附剂的制备方法，其特征在于，所述过筛的目数为100目。
10.一种y型分子筛负载氢氧化铈型吸附剂，其特征在于，由权利要求1-9中任一项所述的用于去除水中重金属锑的新型吸附剂的制备方法制备得到。
技术总结本发明公开了一种用于去除水中重金属锑的新型吸附剂的制备方法及吸附剂。一种用于去除水中重金属锑的新型吸附剂的制备方法，包括以下步骤：溶解氯化亚铈的步骤；调节pH的步骤；投加Y型分子筛的步骤；恒温浸渍与负载的步骤；抽滤与洗涤的步骤；烘干至恒重的步骤；冷却的步骤；研磨与过筛的步骤。本发明的制备方法操作过程简单，原料价格低廉，所制得的Y型分子筛负载氢氧化铈型吸附剂对水中锑有较大的吸附容量，适用于不同pH值的含锑水，且对锑有较高的选择性。本发明的Y型分子筛负载氢氧化铈型吸附剂可以有效用于含锑水体的治理，是一项值得大力推广的新技术。
技术研发人员：邱兆富;严瑞琪;杨骥;卞晓彤;周安慧;黄晓霞;晏广;王鼎鼎;何鲨;袁咏倩
受保护的技术使用者：华东理工大学
技术研发日：2020.02.14
技术公布日：2020.06.05
