多孔陶瓷材料的制备及其吸附性能的研究
锌离子同时存在时，其毒性便会成倍增加，最好的例子便是1960年在英国有18人因为饮用了含铜为44ppm的水而患上了急性胃肠炎。 （2） 铬离子污染的危害
铬离子主要以三价和六价的形式存在于人体中。对于三价而言，其对于人体基本不具有毒害性。对人体具有毒害性的铬是六价的形式的，六价的铬毒副作用缓慢，它可以通过消化道、呼吸道、皮肤和粘膜等多种途径侵入人体，积累在人体的肝肾及内分泌腺当中。在人体的肺部则积累了由呼吸道摄入的铬。六价的铬氧化性强，因而其毒副作用对人体造成的伤害往往是由局部损害发展到最后的无法挽救。 （3） 铅离子污染的危害
铅以及它的化合物都会对人体造成危害，一般情况下，铅主要是以蒸汽或粉尘的状态经人体呼吸作用进入呼吸道，在呼吸道中，其被吞噬细胞吞噬，转移至人体血液；也有些铅进入到了消化道中，经过消化系统被吸收到达血液循环系统造成各铅中毒。
重金属污染的特点主要有：
(1)重金属水体污染十分敏锐，水体中的重金属元素正常含量标准浓度非常的低，轻微过量便会造成严重的毒副作用。重金属所产生的毒性大小还与其自身的性质（如价态，形态等）有关，如汞、镉等产生毒性的浓度范围是0.001- 0.01mg/L。
(2)一般情况下，重金属是不能够被微生物降解的，不仅如此，有些微生物吞食这些重金属离子，在其体内还会产生一些毒性更大的有机重金属化合物，例如汞在甲基钴氨素存在下能转化为毒性更大的甲基汞。
(3)重金属一经进入生物体，便会在其体内累积，很难再排出体外，因而生物体会对重金属离子造成富集作用。
(4)重金属进入人体的途径多种多样，如通过食物、饮水、呼吸等，因而其对人体造成的危害也是多方面的，且有些危害还具有潜伏性。 1.3.2 重金属废水的处理现状及问题
当前情况下，如何对重金属离子废水进行合理处理是一个十分棘手的问题。对它的处理方法[41-42]目前分三类：化学法、物理法、生物法。
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（1） 化学法
目前我国重金属废水处理所使用的方法主要都采用的是化学法。它又分为化学沉淀法和电解法。化学沉淀法顾名思义采用的主要原理是利用溶液中的重金属离子与相应的离子发生化学反应，生成不溶或难溶于原溶剂的化合物，从而使得重金属离子沉淀下来，在经过后续的过滤将其除去。对于沉淀法而言，受到沉淀剂及其所处溶剂环境的影响，很难将重金属完全除去，因而经过化学沉淀处理的废水还需要进行后续处理进一步将重金属去除，防止造成二次污染。对于电解法而言，主要是利用重金属离子具有氧化性，在电解过程中能够被还原成重金属单质，从而实现重金属废水中金属离子的去除 （2） 物理法
物理法包含四种方法，分别是离子交换法、吸附法、膜分离技术和溶剂萃取分离。离子交换法是指将重金属离子与其它离子交换剂进行替换，将重金属离子从废水中除去，该方法要求所用的离子交换剂可回收易循环利用，目前采用的离子交换剂如阴阳离子交换树脂、螯合树脂等易失效，价格昂贵，因而限制了该技术的广泛应用。吸附法是指利用固体多孔介质作为吸附剂对重金属离子进行吸附来将其除去的方法。过去常用的吸附介质为活性炭，虽然它有不少优点，但它无法多次再生循环利用，加上价格昂贵，因而无法广泛使用，目前对于更为经济的吸附材料的探索开发十分迫切，多孔陶瓷材料作为一种多孔介质，抗压能力强，吸附能力强，是一种理想的吸附介质材料，且制作原料简单，因而价格便宜，具有很大的应用前景。膜分离技术是利用渗透压使得溶液透过一层具有特殊功能的半透膜从而将重金属离子除去的方法。溶剂萃取法是利用重金属离子溶质在不同溶剂中的溶解度不同而实现重金属离子的富集，从而使重金属离子与原溶剂分离的方法。该方法在实际生产中应用较为普遍，当它与其它方法结合使用时，能够达到更加理想的分离效果。 （3） 生物法
生物法包含三种方法，分别是生物吸附、生物絮凝、植物修复等。生物吸附法[43-44]是利用微生物体的代谢作用来实现对重金属离子的吸附。目前已知的微生物中，藻类和微生物菌体对重金属离子具有较为理想的吸附效果，主要体现在这些微生物而言，其吸附成本较低，吸附选择性好，对重金属离子吸附的量大等。最早对微生物吸附重金属离子的研究始于国外，
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并且已经取得了明显的效果。同样的，生物吸附也有不足之处，由于吸附选择性高，因而也就是的吸附变得单一，而工业上的重金属离子废水中往往含有多种重金属，生物吸附法无法满足吸附要求。生物絮凝法主要是利用微生物的代谢产物对重金属离子进行絮凝经重金属离子沉淀而将其除去的方法，是较为理想的方法。植物修复法是通过植物的一些生命活动如呼吸作用、光合作用等对周围水体中的重金属离子进行富集沉淀，从而达到人们所期望的治理效果的方法。该方法环保无污染，将会是未来处理重金属离子废水重点研究的方法。
1.4 本论文研究意义及研究内容
伴随着中国工业生产的快速发展，其对于铜的需要量越来越大。然而在当前的冶炼技术下，铜冶炼之后会产生大量的矿渣，即尾矿。这些尾矿的大量堆积不仅占据大量土地资源，而且严重的还会造成二次污染。因而，利用铜尾矿渣来制备环保的多孔陶瓷材料，变废为宝，并将这些材料应用于过滤吸附、吸声隔音等方面，所产生的意义十分重大。利用铜尾矿渣当作原料，可大量制备环保的多孔陶瓷材料。该工艺一旦得到推广，不仅仅能够使堆积的大量工业废弃物得到处理，同时将这些制成品应用到环境处理方面，能够达到一举两得的效果。利用铜尾矿制备多孔陶瓷材料不仅符合环境友好型的特点，而且对于促进整个铜冶炼工业的发展具有建设性的意义。
在本课题中，采用江西德兴某铜尾矿的矿渣作为原料，制备出具有气孔率高、抗压强度高的多孔陶瓷材料。本实验利用正交法，考察了造孔剂的用量、粘接剂用量、烧结温度、保温时间等因素对多孔陶瓷的气孔率的影响，得出了制作多孔陶瓷的最有条件以及各因素对多孔陶瓷气孔率的影响程度。并利用所制得的多孔陶瓷对铜离子进行吸附，利用单因素法考察了吸附时间、铜离子初始浓度、溶液初始pH、液固比对多孔陶瓷的吸附容量的影响。并利用X射线衍射分析，扫描电镜以及红外光谱等手段表征了原料以及多孔陶瓷样品的微观结构，测试了多孔陶瓷样品的性能。通过对铜矿尾渣多孔陶瓷材料配方以及制备工艺的优化，得到实验条件下优化工艺参数为：造孔剂碳粉用量25%，粘结剂木质素磺酸钙用量7.5%，成型压力为6MPa，烧成温度为1080℃，保温时间为30min。各因素对多孔陶瓷气孔率的影响程度为：粘结剂用量>保温时间>烧结温度>造孔剂含量。通过吸附试验得出多孔陶瓷对铜离子吸附的最优条件：吸附时间200min、铜离子初始浓度100mg/L、溶液初始pH=6、液固
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比=2，在此条件下成品的吸附容量为2.2mg/g。
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第二章 实验内容与研究方法
2.1 实验原料、试剂与仪器 2.1.1 主要原料 制备原料如表2.1
表2.1 陶瓷制备原料
实验原料 骨架材料 粘结剂 造孔剂
名称 铜尾矿渣 木质素磺酸钙
碳粉
原料来源 江西德兴某矿厂
天津市叶兹化工技术有限公司
中南大学附近某市场
2.1.2 实验试剂
吸附性能研究实验中利用的主要药品有如表2.2
表2.2 吸附实验中用的主要药品
药剂名称 氨水 37%盐酸 四氯化碳 EDTA 氯化铵 柠檬酸铵 无水硫酸铜 铜试剂
级别 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯
生产商家
营创三征精细化工有限公司 启东亚太化工厂有限公司 苏州金拓化工 苏州金拓化工 海联盐卤化工 苏州金拓化工
广东光华化学厂有限公司 广东光华化学厂有限公司
常用溶液的配制
(1) EDTA-柠檬酸铵溶液的配制：准确称量乙二胺四乙酸二钠6.0g以及柠檬酸铵1.25
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