一种矿物质吸附剂及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于环境功能材料技术领域，尤其涉及一种矿物质吸附剂及其制备方法和应用。


背景技术：

2.随着现代社会工业飞速发展，化工、电子、仪器、电镀等行业每年都会排出大量的含重金属的污染水，以及矿区附近排放的水体也含有重金属。含重金属的污染水如果不经过处理直接排放到河流、湖泊中，会危害水中动植物，破坏水体的生态环境，也会在动植物、农作物中富集，并通过食物链进入人体，最终在人体内富集，严重危害人体健康。
3.目前，处理废水中重金属的方法主要有：化学沉淀法、氧化还原法、吸附法、生物絮凝法等。由于化学沉淀法、氧化还原法、生物絮凝法等存在投资大、运行成本高、低效、不易操作、容易造成二次污染和不能很好地解决重金属污染等问题，在实际应用中具有一定的局限性。因而，在实际应用中使用比较广泛的是吸附法。因吸附剂有大量的孔、接触面积大和表面活性等作用对重金属离子具有较强的吸持能力，从而可以高效去除废水中重金属，一直受到各界的青睐。
4.吸附法处理重金属废水的关键在于高效经济吸附材料的选择。现有的吸附材料较多，常用的活性炭可以吸附多种重金属离子，吸附容量大，对废水中重金属的离子吸附效果好，但其成本较高，且在再生过程中损失较大，导致其应用受到一定的限制。中国专利cn106076249a提供了一种改性膨润土制备重金属颗粒吸附剂的方法，适用于吸附电镀废水中重金属离子，但改性膨润土制备重金属颗粒存在对重金属去除率仍然欠佳。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种矿物质吸附剂及其制备方法和应用，本发明提供的矿物质吸附剂处理液体中重金属时具有较高的去除率。
6.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
7.本发明提供了一种矿物质吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
8.将伊利石、硅灰石、石膏、白云石和碳酸钙进行湿磨，得到混合粉料；
9.将所述混合粉料进行焙烧，得到所述矿物质吸附剂；
10.所述伊利石、硅灰石、石膏、白云石和碳酸钙的物质的量之比为(1～3):(0.5～2):(0.5～2):(2～4):(0～20)。
11.优选的，所述焙烧的温度为900～1100℃，所述焙烧的时间为0.5～2h，由室温升温至所述被烧温度的升温速率为15～25℃/min。
12.优选的，所述湿磨包括以下步骤：
13.将所述伊利石、硅灰石、石膏、白云石、碳酸钙和助磨剂混合后与球磨珠混合进行湿磨；
14.所述球磨珠包括第一级配球磨珠、第二级配球磨珠和第三级配球磨珠，所述第一
级配球磨珠的直径为1.3～2cm，所述第二级配球磨珠的直径为0.8～1.2cm，所述第三级配球磨珠的直径为0.1～0.6cm。
15.优选的，所述伊利石、硅灰石、石膏、白云石和碳酸钙的总质量和助磨剂的质量比为(1～10):1。
16.优选的，所述湿磨时的转动频率为100～300r/min，所述湿磨的时间为20～120min。
17.优选的，所述湿磨时的球料比为(3～5)个:15g。
18.优选的，所述第一级配球磨珠、所述第二级配球磨珠和所述第三级配球磨珠的个数比为(1～2):(1～2):(1～2)。
19.本发明提供了上述技术方案所述制备方法制得的矿物质吸附剂，所述矿物质吸附剂包括不规则片层状结构的硅酸盐。
20.本发明提供了上述技术方案所述矿物质吸附剂在处理重金属污染液体或重金属污染土壤中的应用。
21.优选的，所述重金属包括pb
2
和/或cd
2
。
22.本发明提供了一种矿物质吸附剂的制备方法，包括以下步骤：将伊利石、硅灰石、石膏、白云石和碳酸钙进行湿磨，得到混合粉料；将所述混合粉料进行焙烧，得到所述矿物质吸附剂；所述伊利石、硅灰石、石膏、白云石和碳酸钙的物质的量之比为(1～3):(0.5～2):(0.5～2):(2～4):(0～20)。本发明提供的制备方法通过湿磨将原料充分混合从而提高焙烧过程中原料的有效接触面积，提高焙烧时活化反应的效率，同时本发明提供的制备方法控制伊利石、硅灰石、石膏、白云石和碳酸钙的物质的量配比，焙烧时，硅灰石、石膏、白云石和碳酸钙能够破坏伊利石中si
‑
al
‑
o稳定结构，且降低混合料体系的熔融温度，使伊利石在熔融的情况下进行快速活化反应，促使伊利石无序转化，具体为：伊利石中离子半径较大的k

被辅料(硅灰石、石膏、白云石和碳酸钙)中的ca
2
和mg
2
取代，生成的矿物质吸附剂层间或孔道中含有大量的可交换活性ca
2
和mg
2
，具有较强的交换污水中重金属离子的能力；同时，活化促使伊利石结构单元中si
‑
o四面体和al
‑
o八面体结构进行调整和变形，铝氧四面体[alo4]5‑
中的al
3
大量被辅料(硅灰石、石膏、白云石和碳酸钙)中的si
4
所取代，得到矿物质吸附剂表面、层间域和孔道内的sio
44
‑
以及矿物质吸附剂在液体中电离出的sio
44
‑
能够与液体中重金属离子发生反应，形成重金属离子硅酸盐难溶物沉淀；另外，矿物质吸附剂边缘断键形成的硅烷醇基和铝醇基增加了活性吸附点位，能够与重金属离子发生静电吸引作用。通过以上三个方面，本发明提供的矿物质吸附剂处理液体中重金属污染物时具有较高的去除率。由实施例的结果表明，本发明提供的矿物质吸附剂在25℃时，液体ph值为5时，对液体中pb
2
的去除率为97.91％，吸附容量为277.78mg/g，对液体中cd
2
的去除率为83.13％，吸附容量为69.51mg/g，且仅需30min能够达到吸附平衡。
[0023]
本发明提供的矿物质吸附剂的制备方法工艺简便且易操作、所用的原料价格便宜且来源广泛，易于实现工业化生产产品。
附图说明
[0024]
图1为实施例1中制备得到的矿物质吸附剂的扫描电镜图；
[0025]
图2为实施例1中溶液ph值对矿物质吸附剂吸附pb
2
效果的影响图；
[0026]
图3为实施例1中溶液ph值对矿物质吸附剂吸附cd
2
效果的影响图；
[0027]
图4为实施例1中时间对矿物质吸附剂吸附pb
2
效果的影响图；
[0028]
图5为实施例1中时间对矿物质吸附剂吸附cd
2
效果的影响图；
[0029]
图6为实施例1中制备得到的矿物质吸附剂对pb
2
的吸附等温线；
[0030]
图7为实施例1中制备得到的矿物质吸附剂对cd
2
的吸附等温线；
[0031]
图8为实施例1中制备得到的矿物质吸附剂对模拟pb
2
和cd
2
混合污染的灌溉水进行处理时随时间变化吸附效果图；
[0032]
图9为实施例1中制备得到的矿物质吸附剂对模拟pb
2
和cd
2
混合污染的灌溉水进行处理时随时间变化矿质元素溶出率图。
具体实施方式
[0033]
本发明提供了一种矿物质吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
[0034]
将伊利石、硅灰石、石膏、白云石和碳酸钙进行湿磨，得到混合粉料；
[0035]
将所述混合粉料进行焙烧，得到所述矿物质吸附剂；
[0036]
所述伊利石、硅灰石、石膏、白云石和碳酸钙的物质的量之比为(1～3):(0.5～2):(0.5～2):(2～4):(0～20)。
[0037]
在本发明中，若无特殊说明，所用原料均为本领域技术人员熟知的市售产品。
[0038]
本发明将伊利石、硅灰石、石膏、白云石和碳酸钙进行湿磨，得到混合粉料。
[0039]
在本发明中，所述伊利石的粒径优选＜150μm，更优选＜75μm；所述伊利石的含水率优选≤3％。
[0040]
本发明优选对所述伊利石进行前处理，在本发明中，所述前处理优选包括：依次进行粉碎、筛分和干燥；本发明对所述粉碎的具体实施过程没有特殊要求；在本发明中，所述筛分用筛子的目数优选为≥100目，更优选≥200目；本发明中，所述干燥的温度优选为70～150℃，更优选为80～120℃，所述干燥的时间优选为6～12h，更优选为6～10h。
[0041]
在本发明中，所述硅灰石的粒径优选＜150μm，更优选＜75μm；所述硅灰石的含水率优选≤3％。
[0042]
本发明优选对所述硅灰石进行前处理，在本发明中，所述前处理优选包括：依次进行粉碎、筛分和干燥；本发明对所述粉碎的具体实施过程没有特殊要求；在本发明中，所述筛分用筛子的目数优选为≥100目，更优选≥200目；本发明中，所述干燥的温度优选为70～150℃，更优选为80～120℃，所述干燥的时间优选为6～12h，更优选为6～10h。
[0043]
在本发明中，所述石膏的粒径优选＜150μm，更优选＜75μm；所述石膏的含水率优选≤3％。
[0044]
本发明优选对所述石膏进行前处理，在本发明中，所述前处理优选包括：依次进行粉碎、筛分和干燥；本发明对所述粉碎的具体实施过程没有特殊要求；在本发明中，所述筛分用筛子的目数优选为≥100目，更优选≥200目；本发明中，所述干燥的温度优选为70～150℃，更优选为80～120℃，所述干燥的时间优选为6～12h，更优选为6～10h。
[0045]
在本发明中，所述白云石的粒径优选＜150μm，更优选＜75μm；所述白云石的含水率优选≤3％。
[0046]
本发明优选对所述白云石进行前处理，在本发明中，所述前处理优选包括：依次进
行粉碎、筛分和干燥；本发明对所述粉碎的具体实施过程没有特殊要求；在本发明中，所述筛分用筛子的目数优选为≥100目，更优选≥200目；本发明中，所述干燥的温度优选为70～150℃，更优选为80～120℃，所述干燥的时间优选为6～12h，更优选为6～10h。
[0047]
在本发明中，所述碳酸钙的粒径优选＜150μm，更优选＜75μm；所述碳酸钙的含水率优选≤3％。
[0048]
本发明优选对所述碳酸钙进行前处理，在本发明中，所述前处理优选包括：依次进行粉碎、筛分和干燥；本发明对所述粉碎的具体实施过程没有特殊要求；在本发明中，所述筛分用筛子的目数优选为≥100目，更优选≥200目；本发明中，所述干燥的温度优选为70～150℃，更优选为80～120℃，所述干燥的时间优选为6～12h，更优选为6～10h。
[0049]
在本发明中，所述伊利石和硅灰石的物质的量之比为(1～3):(0.5～2)，优选为(1.5～2.5):(0.8～1.2)，所述伊利石和石膏的物质的量之比为(1～3):(0.5～2)，优选为(1.5～2.5):(0.8～1.2)，所述伊利石和白云石的物质的量之比为(1～3):(2～4)，优选为(1.5～2.5):(2.5～3.5)，所述伊利石和碳酸钙的物质的量之比为(1～3):(0～20)，优选为(1.5～2.5):(4～14)；在本发明中，所述伊利石的物质的量以(k,na)(al,mg,fe)2(si
3.l
al
0.9
)o
10
(oh)2计，所述硅灰石的物质的量以casio3计，所述石膏的物质的量以ca(so4)
·
2h2o计，所述白云石的物质的量以camg(co3)2计，所述碳酸钙的物质的量以caco3计。
[0050]
在本发明中，所述湿磨优选包括以下步骤：
[0051]
将所述伊利石、硅灰石、石膏、白云石、碳酸钙和助磨剂混合(以下称为第一混合)后与球磨珠混合(以下称为第二混合)进行湿磨。
[0052]
在本发明中，所述助磨剂优选为水，更优选为去离子水或超纯水，在本发明中，所述伊利石、硅灰石、石膏、白云石和碳酸钙的总质量和助磨剂的质量比优选为(1～10):1，更优选为(1～7):1。
[0053]
在本发明中，所述第一混合优选在搅拌的条件下进行，本发明对所述搅拌的具体实施过程没有特殊要求。
[0054]
在本发明中，所述第二混合优选在搅拌的条件下进行，本发明对所述搅拌的具体实施过程没有特殊要求。
[0055]
本发明对所述球磨珠的材质没有特殊要求，在本发明的具体实施例中，所述球磨珠优选为二氧化锆球磨珠；在本发明中，所述球磨珠优选包括第一级配球磨珠、第二级配球磨珠和第三级配球磨珠，所述第一级配球磨珠的直径优选为1.3～2cm，更优选为1.5cm，所述第二级配球磨珠的直径优选为0.8～1.2cm，更优选为1cm，所述第三级配球磨珠的直径为0.1～0.6cm，更优选为0.5cm；在本发明中，所述第一级配球磨珠、所述第二级配球磨珠和所述第三级配球磨珠的个数比优选为(1～2):(1～2):(1～2)，更优选为1:1:1。
[0056]
在本发明中，所述湿磨时的球料比优选为(3～5)个:15g；
[0057]
在本发明中，所述湿磨时的转动频率优选为100～300r/min，更优选为150～250r/min；所述湿磨的时间优选为20～120min，更优选为25～100min，最优选为30～80min。在本发明的具体实施例中，所述湿磨优选在行星球磨机中进行，本发明使用的球磨罐优选为二氧化锆球磨罐。
[0058]
在本发明中，所述湿磨后得到混合悬浊液，本发明优选对所述混合悬浊液进行后处理，得到所述混合料；在本发明中，所述后处理优选包括干燥、研磨和筛分；在本发明中，
所述干燥的温度优选为70～150℃，更优选为80～120℃，所述干燥的时间优选为6～12h，更优选为6～10h，本发明对所述研磨的具体实施过程没有特殊要求，在本发明中，所述筛分用筛子的目数优选为≥100目，更优选≥200目。
[0059]
在本发明中，所述混合料的粒径优选＜150μm，更优选＜75μm；所述混合粉料的含水率优选≤3％。
[0060]
本发明通过湿磨将上述原料充分混合从而提高焙烧过程中原料的有效接触面积，提高焙烧时活化反应的效率。
[0061]
得到混合粉料后，本发明将所述混合粉料进行焙烧，得到所述矿物质吸附剂。
[0062]
在本发明中，所述焙烧的温度优选为900～1100℃，更优选为950～1050℃，所述焙烧的保温时间优选为0.5～2h，更优选为0.7～1.3h；由室温升温至所述被烧温度的升温速率优选为15～25℃/min，更优选为18～22℃/min。在本发明中的具体实施例中，所述焙烧优选为马弗炉中进行。
[0063]
本发明通过焙烧，伊利石在硅灰石、石膏、白云石和碳酸钙的作用下发生熔融活化反应，破坏伊利石中si
‑
al
‑
o稳定结构，促使伊利石无序转化，具体为：伊利石中离子半径较大的k

被辅料(硅灰石、石膏、白云石和碳酸钙)中的ca
2
和mg
2
取代；同时，活化促使伊利石结构单元中si
‑
o四面体和al
‑
o八面体结构进行调整和变形，铝氧四面体[alo4]5‑
中的al
3
大量被辅料(硅灰石、石膏、白云石和碳酸钙)中的si
4
所取代；另外，矿物质吸附剂边缘断键形成的硅烷醇基和铝醇基增加了静电吸附的活性吸附点位，从而得到具有高去除率的、吸附重金属功能的片层状硅酸盐矿物质吸附剂。
[0064]
在本发明中，所述焙烧后得到焙烧产物，本发明优选对所述焙烧产物进行后处理，得到所述矿物质吸附剂，在本发明中，所述后处理优选包括冷却、研磨和筛分；在本发明中，所述冷却优选为空冷，本发明对所述研磨的具体实施过程没有特殊要求，在本发明中，所述筛分用筛子的目数优选为≥100目，更优选≥200目。
[0065]
本发明提供了上述技术方案所述制备方法制得的矿物质吸附剂，所述矿物质吸附剂包括不规则片层状结构的硅酸盐，在本发明中，所述硅酸盐的阳离子为ca
2
和mg
2
；所述矿物质吸附剂的粒径优选小于150μm，更优选小于75μm。
[0066]
在本发明中，所述矿物质吸附剂层间或孔道中含有大量的可交换性ca
2
和mg
2
，具有较强的交换污水中重金属离子的能力；同时，矿物质吸附剂表面、层间域和孔道内的sio
44
‑
以及矿物质吸附剂在溶液中电离出的sio
44
‑
能够与溶液中重金属离子发生反应，形成重金属离子硅酸盐难溶物沉淀；另外，矿物质吸附剂边缘断键形成的硅烷醇基和铝醇基增加了活性吸附点位，能够与重金属离子发生静电吸引作用，最后，所述矿物质吸附剂具有不规则的片层状的结构特点不仅使吸附剂的吸附活性位点增多，提高吸附剂的吸附容量，且增大吸附剂的活性位点与重金属离子的接触效率，有效缩短达到吸附平衡的时间。
[0067]
本发明提供了上述技术方案所述矿物质吸附剂在处理重金属污染溶液中的应用。
[0068]
在本发明中，所述应用优选为：将所述矿物质吸附剂和重金属污染溶液混合，所述矿物质吸附剂的质量和重金属污染溶液的体积比优选为(0.01～15)g:1l，更优选为(0.02～10)g:1l，最优选为(0.02～8)g:1l；在本发明中，当所述重金属污染溶液中的重金属优选为pb
2
和/或cd
2
时，本发明提供的矿物质吸附剂使用时溶液的ph值优选为4～8，更优选为5～8；吸附时间优选为30min。
[0069]
在本发明中，所述重金属污染溶液具体为工业废水或污染灌溉用水。本发明处理污染灌溉用水时，仅本发明提供的矿物质吸附剂处理的灌溉用水可以直接用于灌溉，且本发明提供的矿物质吸附剂在吸附污染灌溉用水中重金属离子的同时能释放出矿质元素，有利于农作物生长，所述释放的矿质元素优选为钙元素、镁元素、钾元素和硅元素。
[0070]
在本发明中，当所述重金属污染溶液中的重金属优选为pb
2
或cd
2
时，所述pb
2
的初始质量浓度优选为0.1～2000mg/l，更优选为0.1～1000mg/l；所述cd
2
的初始质量浓度优选为0.1～2000mg/l，更优选为0.1～1000mg/l；在本发明中，当所述重金属污染溶液具体为重金属污染灌溉用水时，且所述重金属污染灌溉用水中的重金属优选为pb
2
和cd
2
时，所述pb
2
的初始质量浓度优选为0.1～200mg/l，更优选为0.1～150mg/l；所述cd
2
的初始质量浓度优选为0.1～200mg/l，更优选为0.1～150mg/l。
[0071]
下面将结合本发明中的实施例，对本发明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，本领域普通技术人员在没有做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。
[0072]
实施例1
[0073]
将伊利石原石、硅灰石原石、石膏、白云石原石和碳酸钙分别依次进行粉碎后过200目筛筛分，在105℃烘干6h，得到含水率＜3％，粒径＜75μm的伊利石、硅灰石、石膏、白云石和碳酸钙，分别按其物质的量比换算为重量比进行称量。
[0074]
将83.3g伊利石、8.3g硅灰石、12.3g石膏、40.8g白云石、63.6g碳酸钙置于外直径为10.5cm，内直径为9cm，外部高度为10.8cm，内部高度为8.8cm的氧化锆球磨罐中，加入83.3g超纯水混合并充分搅拌均匀；加入20个粒径为1.5cm的第一级配氧化锆球磨珠，加入20个粒径为1cm的第二级配氧化锆球磨珠，加入20个粒径为0.5cm的第三级配氧化锆球磨珠，将氧化锆球磨罐置于行星球磨机中以200r/min的转动频率进行湿法球磨30min；然后将湿磨后得到的混合悬浊液置于烘箱中在105℃烘干，所用时间为6h，研磨后过200目筛，得到混合料，含水率＜3％，粒径＜75μm；
[0075]
将混合料置于坩埚内，并放入马弗炉中，以20℃/min的速率升温至1000℃，并在1000℃下持续焙烧1h。焙烧完成后，将产物快速冷却至室温后研磨、过200目筛，即制得矿物质吸附剂。
[0076]
图1为实施例制备的矿物质吸附剂扫描电镜图，由图1可以看出，实施例制备的矿物质吸附剂呈不规则片层状结构，这种结构特征为重金属离子提供更多的活性结合位点。
[0077]
实施例2
[0078]
将伊利石原石、硅灰石原石、石膏和白云石原石分别依次进行粉碎后过200目筛筛分、105℃烘干6h，得到含水率＜3％，粒径＜75μm的伊利石、硅灰石、石膏、白云石，分别按其质量的量之比换算为重量比进行称量。
[0079]
将83.3g伊利石、8.3g硅灰石、12.3g石膏、40.8g白云石置于外直径为10.5cm，内直径为9cm，外部高度为10.8cm，内部高度为8.8cm的氧化锆球磨罐中，加入57.9g超纯水混合并充分搅拌均匀；加入20个粒径为1.5cm的第一级配氧化锆球磨珠，加入20个粒径为1cm的第二级配氧化锆球磨珠，加入20个粒径为0.5cm的第三级配氧化锆球磨珠，将氧化锆球磨罐置于行星球磨机中以200r/min的转动频率进行湿法球磨30min；然后将湿磨后得到的混合
悬浊液置于烘箱中在105℃烘干，所用时间为6h，研磨后过200目筛，得到混合料，含水率＜3％，粒径＜75μm；
[0080]
将混合料置于坩埚内，并放入马弗炉中，以20℃/min的速率升温至1000℃，并在1000℃下持续焙烧1h。焙烧完成后，将产物快速冷却至室温后研磨、过200目筛，即制得矿物质吸附剂。
[0081]
实施例2制备的产品的电镜照片与实施例制备的产品的电镜照片相似。
[0082]
实施例3
[0083]
将伊利石原石、硅灰石原石、石膏、白云石原石和碳酸钙分别依次进行粉碎后过200目筛筛分、105℃烘干6h，得到含水率＜3％，粒径＜75μm的伊利石、硅灰石、石膏、白云石和碳酸钙，分别按其物质的量之比换算为重量比进行称量。
[0084]
将83.3g伊利石、8.3g硅灰石、12.3g石膏、40.8g白云石、42.4g碳酸钙置于外直径为10.5cm，内直径为9cm，外部高度为10.8cm，内部高度为8.8cm的氧化锆球磨罐中，加入74.8g超纯水混合并充分搅拌均匀；加入20个粒径为1.5cm的第一级配氧化锆球磨珠，加入20个粒径为1cm的第二级配氧化锆球磨珠，加入20个粒径为0.5cm的第三级配氧化锆球磨珠，将氧化锆球磨罐置于行星球磨机中以200r/min的转动频率进行湿法球磨30min；然后将湿磨后得到的混合悬浊液置于烘箱中在105℃烘干，所用时间为6h，研磨后过200目筛，得到混合料，含水率＜3％，粒径＜75μm；
[0085]
将混合料置于坩埚内，并放入马弗炉中，以20℃/min的速率升温至1000℃，并在1000℃下持续焙烧1h。焙烧完成后，将产物快速冷却至室温后研磨、过200目筛，即制得矿物质吸附剂。
[0086]
实施例3制备的产品的电镜照片与实施例制备的产品的电镜照片相似。
[0087]
实施例4
[0088]
将伊利石原石、硅灰石原石、石膏、白云石原石和碳酸钙分别依次进行粉碎后过200目筛筛分、105℃烘干6h，得到含水率＜3％，粒径＜75μm的伊利石、硅灰石、石膏、白云石和碳酸钙，分别按其物质的量之比换算为重量比进行称量。
[0089]
将83.3g伊利石、8.3g硅灰石、12.3g石膏、40.8g白云石、84.8g碳酸钙置于外直径为10.5cm，内直径为9cm，外部高度为10.8cm，内部高度为8.8cm的氧化锆球磨罐中，加入91.8g超纯水混合并充分搅拌均匀；加入20个粒径为1.5cm的第一级配氧化锆球磨珠，加入20个粒径为1cm的第二级配氧化锆球磨珠，加入20个粒径为0.5cm的第三级配氧化锆球磨珠，将氧化锆球磨罐置于行星球磨机中以200r/min的转动频率进行湿法球磨30min；然后将湿磨后得到的混合悬浊液置于烘箱中在105℃烘干，所用时间为6h，研磨后过200目筛，得到混合料，含水率＜3％，粒径＜75μm；
[0090]
将混合料置于坩埚内，并放入马弗炉中，以20℃/min的速率升温至1000℃，并在1000℃下持续焙烧1h。焙烧完成后，将产物快速冷却至室温后研磨、过200目筛，即制得矿物质吸附剂。
[0091]
实施例4制备的产品的电镜照片与实施例制备的产品的电镜照片相似。
[0092]
测试例1
[0093]
(1)考察溶液ph对所述矿物质吸附剂分别吸附pb
2
或cd
2
效果的影响。
[0094]
水体中pb
2
的吸附试验：分别取40ml、350mg/l(由icp
‑
oes测出)的pb
2
溶液于50ml
离心管中，用hcl和naoh调节溶液的ph分别为1、2、3、4、5、6、7、8，然后向每组溶液中各加入矿物质吸附剂0.12g，在25℃且振荡速率为180
±
20r/min的气浴恒温振荡器中振荡30min，然后以转速4000r/min离心5min，用0.45μm滤膜过滤分离，然后采用icp
‑
oes来测定上清液中pb
2
浓度。根据吸附前后溶液中pb
2
浓度差计算pb
2
的去除率和去除量。溶液ph对所述矿物质吸附剂单独吸附pb
2
效果的影响如图2。
[0095]
水体中cd
2
的吸附试验：分别取40ml、55mg/l(由icp
‑
oes测出)的cd
2
溶液于50ml离心管中，用hcl和naoh调节溶液的ph分别为1、2、3、4、5、6、7、8，然后向每组溶液中各加入矿物质吸附剂0.03g，接下来的实验操作同上中pb
2
的吸附试验。溶液ph对所述矿物质吸附剂单独吸附cd
2
效果的影响如图3。
[0096]
由icp
‑
oes分别测得ph为1～8时的pb
2
溶液中pb
2
初始浓度均为350mg/l，分别测得ph为1～8时的cd
2
溶液中cd
2
初始浓度分别为53.34mg/l、54.22mg/l、56.84mg/l、56.83mg/l、55.93mg/l、54.79mg/l、53.93mg/l、54.57mg/l。如图2、图3可见，随着溶液ph值的增加，pb
2
吸附容量先增加后略微降低。这可能是因为在ph值高于5.0时，金属离子会发生水解。随着溶液ph值的增加，cd
2
吸附容量先增加后趋于平衡。针对水体中pb
2
或cd
2
，当ph为5时，本发明提供的矿物质吸附剂的吸附容量达到了最大，pb
2
吸附量为114.22mg/g、去除率为97.91％，cd
2
吸附量为69.51mg/g、去除率为93.21％。当ph为4～8时，矿物质吸附剂对pb
2
和cd
2
溶液有较好的吸附效果，说明本发明提供的矿物质吸附剂对ph的耐受范围比较大，适宜应用于实践。
[0097]
(2)考察反应时间对所述矿物质吸附剂分别吸附pb
2
或cd
2
效果的影响。
[0098]
水体中pb
2
的吸附试验：取40ml、322.4mg/l(由icp
‑
oes测出)、ph 5的pb
2
溶液于50ml离心管中，然后向每组溶液中各加入矿物质吸附剂0.02g，在25℃且振荡频率为180
±
20r/min的气浴恒温振荡器中振荡(1、3、5、10、15、20、30、60、90、120)min，然后立即用0.45μm滤膜过滤分离，然后采用icp
‑
oes来测定上清液中pb
2
浓度。根据吸附前后溶液中pb
2
浓度差计算pb
2
的去除率和去除量。反应时间对所述矿物质吸附剂吸附pb
2
效果的影响见图4。
[0099]
水体cd
2
的吸附试验：取40ml、131.5mg/l(由icp
‑
oes测出)、ph 5的cd
2
溶液，其余的实验操作同上述pb
2
的吸附试验。反应时间对所述矿物质吸附剂吸附cd
2
效果的影响见图5。
[0100]
由icp
‑
oes分别测得pb
2
溶液中pb
2
初始浓度为322.4mg/l，测得cd
2
溶液中cd
2
初始浓度为131.5mg/l。如图4和图5所示，在前5min，矿物质吸附剂对pb
2
和cd
2
的吸附容量快速增加，在30min基本上达到平衡。平衡时间较短，更易运用于实际重金属废水的处理。
[0101]
(3)考察反应温度对所述矿物质吸附剂分别吸附pb
2
或cd
2
效果的影响。
[0102]
水体中pb
2
的吸附试验：取40ml不同浓度(具体值由icp
‑
oes测出)、ph 5.0的pb
2
溶液于50ml离心管中，然后向每组溶液中各加入矿物质吸附剂0.02g，分别在25、35、45℃且振荡频率都为180
±
20r/min的气浴恒温振荡器中振荡30min，然后以转速4000r/min离心5min，用0.45μm滤膜过滤分离，然后采用icp
‑
oes来测定上清液中pb
2
浓度。根据吸附前后溶液中pb
2
浓度差计算pb
2
的去除率和去除量。反应温度对所述矿物质吸附剂吸附pb
2
效果的影响见图6。
[0103]
水体cd
2
的吸附试验：把pb
2
溶液换成cd
2
溶液，接下来的实验操作同上中pb
2
的吸附试验。反应温度对所述矿物质吸附剂吸附cd
2
效果的影响见图7。
[0104]
由icp
‑
oes分别测得进行25℃等温实验时用的不同pb
2
溶液中pb
2
初始浓度分别为6.2mg/l、18.7mg/l、40.62mg/l、100mg/l、151.4mg/l、203mg/l、373.1mg/l、523.5mg/l、789.9mg/l，35℃和45℃时用的不同pb
2
溶液中pb
2
初始浓度分别为50.98mg/l、102.9mg/l、157.1mg/l、205.3mg/l、356.8mg/l、517.9mg/l、773mg/l。由图6得出，实施例1制备的所述的矿物质吸附剂对pb
2
的吸附容量在25℃、35℃、45℃三组反应中随着重金属离子初始浓度的增加而逐渐增大，并在高浓度下达到平衡状态。
[0105]
由icp
‑
oes分别测得进行25℃、35℃、45℃等温实验时用的不同cd
2
溶液中cd
2
初始浓度均分别为14.71mg/l、28.99mg/l、60.94mg/l、84.71mg/l、112.2mg/l、209.5mg/l、296.5mg/l。由图7可知，实施例1制备的矿物质吸附剂对cd
2
的吸附容量在25、35、45℃三组中都随着重金属离子初始浓度的增加而逐渐增大，而后又有所减小。在25℃下，对pb
2
或cd
2
的吸附容量分别为277.78mg/g、83.13mg/g。
[0106]
(4)研究所述矿物质吸附剂对模拟pb
2
和cd
2
混合污染的灌溉水的吸附实验。
[0107]
模拟pb
2
和cd
2
混合污染的灌溉水：由取自田野的灌溉水中加入一定量的pb(no3)2和cd(no3)2药品。分别取40ml一定浓度(具体值由icp
‑
oes测出)、一定ph(由ph计测出)的模拟pb
2
和cd
2
污染的灌溉水于50ml离心管中，然后向每组溶液中各加入所述的矿物质吸附剂0.005g，在25℃且振荡频率为180
±
20r/min的气浴恒温振荡器中振荡(1、3、5、10、20、30、60)min，然后立即用0.45μm滤膜过滤分离，然后采用icp
‑
oes来测定上清液中pb
2
和cd
2
浓度。根据吸附前后溶液中pb
2
和cd
2
浓度差计算pb
2
和cd
2
的去除率和去除量。矿物质吸附剂对模拟pb
2
和cd
2
混合污染的灌溉水进行随时间变化吸附效果见图8。采用icp
‑
oes来测定上清液中k

、ca
2
、si
4
和mg
2
浓度。根据吸附前后溶液中k

、ca
2
、si
4
和mg
2
浓度差计算对应元素的溶出率。矿物质吸附剂对模拟pb
2
和cd
2
混合污染的灌溉水进行随时间变化吸附时矿质元素溶出率见图9。
[0108]
由icp
‑
oes分别测得模拟pb
2
和cd
2
混合污染的灌溉水中的pb
2
、cd
2
、k

、ca
2
、si
4
和mg
2
初始浓度值为0.95mg/l、1.02mg/l、1.36mg/l、16.68mg/l、0.18mg/l、1.13mg/l。由ph剂测得模拟pb
2
和cd
2
混合污染的灌溉水中的ph为7.61。由图8可知，随着时间的增加，pb
2
和cd
2
的去除率先快速增加然后基本上趋于平衡，pb
2
、cd
2
的去除率分别可达90％、80％。由图9可知，所述的矿物质吸附剂中的ca
2
的溶出率随时间的增加有所波动，k

、si
4
的溶出率随时间的增加基本上没有变化，溶出的si
4
与pb
2
/cd
2
结合生成硅酸盐沉淀，这很可能就是si
4
的溶出率低的主要原因，mg
2
的溶出率随时间的增加而有所增加，表明本发明提供的矿物质吸附剂在吸附重金属的同时能释放出矿质元素，有利于农作物生长。
[0109]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，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。