一种高效吸附废水中重金属离子的生物质吸附剂制备方法
【技术领域】
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[0001]本发明涉及一种高效吸附废水中重金属离子的生物质吸附剂制备方法，用于处理低浓度重金属废水，属于材料制备、废水处理领域。
【背景技术】
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[0002]水体重金属污染已成为日益严峻的环境污染问题，2015年4月国家出台了水污染防治行动计划，要求狠抓水污染防治工作。目前重金属废水处理方法主要有化学沉淀法、物理法、吸附和离子交换等方法。化学沉淀法和物理法存在处理成本高、效果不稳定等问题。吸附和离子交换吸附容量大、吸附速度快，但成本高、再生困难。
[0003]以农林废弃物为原料，经过改性得到一种新型廉价的吸附材料，具有来源广泛、廉价易得等优点。中国专利CN102553539以花生壳为原料，用高锰酸钾为改性剂制备生物质吸附剂吸附镉离子。中国专利CN20100301107.1用天然柿子粉为原料，在酸性条件下与丙酮交联缩合形成生物质吸附剂吸附重金属离子。目前，这类生物质吸附剂存在吸附容量较低、原料成本较高、制备过程中存在二次污染等问题。
【发明内容】
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[0004]本发明的目的是充分利用农林废弃物，制备一种高效吸附废水中重金属离子的生物质吸附剂，去除废水中的重金属离子。本发明所采用原料为水稻秸杆，廉价易得、来源广泛，且制备方法简单，成本低，无二次污染。
[0005]本发明的具体技术方案，包括以下步骤:
[0006]取水稻秸杆，用蒸馏水冲洗干净，烘干至恒重，采用振动粉碎机粉碎，依次过30目、60目、100目和200目筛备用。
[0007]将一定粒度范围的秸杆与酸性双氧水溶液混合，硫酸浓度为0.1 % (v/v)-1 % (v/V)，双氧水浓度为0.5% (v/v) -5 % (v/v)，秸杆加入量为5-25g/L，然后采用水浴加热搅拌方式反应，加热温度为25°C -90°C，反应时间为0.5h-5h，反应结束后过滤，反复用蒸馏水冲洗，直至中性，置于烘箱中在65 °C下烘干24h。
[0008]再取一定量氧化后的秸杆置于磷酸或磷酸氢二钠溶液中，磷酸浓度为0.lg/L-lg/L,磷酸氢二钠溶液浓度为2-20g/L，秸杆加入量为5-25g/L，然后置于水浴锅中，反应温度为25°C -90°C，反应时间为0.5h-5h，反应结束后过滤，用蒸馏水反复冲洗至中性，在65°C下烘干备用。
[0009]本发明具有以下优点:
[0010](I)选择改性剂双氧水和磷酸或磷酸氢二钠无毒无害，不会造成二次污染。
[0011](2)选择的生产原料-秸杆广泛易得，目前大部分作为一种闲置资源。
[0012](3)改性生物质吸附剂生产成本低，饱和吸附容量大。
【具体实施方式】
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[0013]实施例1:
[0014]取自江西省乐平市水稻秸杆，冲洗干净后在65°C下烘干至恒重，粉碎，过筛，取30-60目的秸杆进行试验。
[0015]将一定量的稻杆与硫酸浓度为0.1% (v/v)，双氧水浓度为2.5% (v/v)的溶液混合，秸杆加入量为20g/L，将混合溶液置于60°C水浴锅中加热搅拌，充分反应Ih后过滤，反复冲洗，直至中性，烘干24h。取一定量反应后秸杆与10g/L磷酸氢二钠溶液混合，秸杆加入量为20g/L，置于恒温振荡摇床上，在25°C反应2h，然后将混合液过滤，用蒸馏水反复冲洗至中性，在65°C下烘干备用。
[0016]将制备好的改性吸附剂与配制的含镉或铜离子的溶液混合，含镉溶液中Cd2+浓度为100mg/L，pH值为5.68，含铜溶液中Cu2+浓度为100mg/L，pH值为5.44，吸附剂加入量为10g/L，吸附2h后，过滤，用蒸馏水冲洗，测试水溶液中Cd'Cu2+的浓度，得到吸附剂对Cd2+、Cu2+的吸附率分别为77.6%、58.9%。
[0017]实施例2
[0018]取自江西省乐平市水稻秸杆，用水冲洗干净后在65°C下烘干至恒重，粉碎，过筛，选择100目-200目秸杆进行试验。
[0019]将一定量秸杆与硫酸浓度为0.1% (v/v)，双氧水浓度为1.5% (v/v)的溶液混合，秸杆的加入量为20g/L，在60°C水浴锅中加热搅拌，充分反应Ih后过滤，反复冲洗直至中性，烘干样品。取一定量处理后的秸杆置于0.5g/L磷酸溶液中，秸杆加入量为20g/L，然后置于水浴锅中在60°C反应Ih后过滤，用蒸馏水反复冲洗至中性，烘干备用。
[0020]将制备好的改性吸附剂与配制的含镉或铜离子的溶液混合，含镉溶液中Cd2+浓度为100mg/L，pH值为5.68，含铜溶液中Cu2+浓度为100mg/L，pH值为5.44，吸附剂加入量为10g/L，吸附2h后，过滤，用蒸馏水冲洗，测试水溶液中Cd'Cu2+的浓度，得到吸附剂对Cd2+、Cu2+的吸附率分别为79.9%、71.9%。
[0021]实施例3
[0022]取自江西省乐平市水稻秸杆，用水冲洗干净，烘干至恒重，采用振动粉碎机粉碎，选择30目-60目的秸杆进行试验。将一定量秸杆与硫酸浓度为0.1 % (v/v)，双氧水浓度为2% (v/v)的溶液混合，秸杆加入量为20g/L在60°C水浴锅中加热搅拌，充分反应Ih后过滤，反复冲洗直至中性，烘干。取一定量氧化处理后的秸杆与15g/L磷酸氢二钠溶液混合，秸杆加入量为20g/L，置于水浴锅中在40°C反应2h，过滤，用蒸馏水反复冲洗至中性，烘干备用。
[0023]取某铜矿山酸性水库积液池废水，废水含Cu2+18.962mg/L，基本不含Cd2+，pH值为3.10，将制备好的吸附剂加入该废水中，加入量为10g/L，吸附Ih后过滤，洗涤，经测试Cu2+吸附率为81.36%。
【主权项】
1.本发明是一种高效吸附废水中重金属离子的生物质吸附剂制备方法，其特征在于:以水稻秸杆为原料，用蒸馏水冲洗干净，烘干至恒重，粉碎，筛分备用。将一定粒度范围的秸杆与酸性双氧水溶液混合，采用水浴加热搅拌方式反应，反应结束后过滤，反复用蒸馏水冲洗，直至中性，烘干。再取一定量氧化后的秸杆与磷酸或磷酸氢二钠溶液混合，加热搅拌反应，反应结束后过滤，用蒸馏水反复冲洗至中性，烘干备用。2.如权利要求1所述的一种高效吸附废水中重金属离子的生物质吸附剂制备方法，其特征在于所述酸性双氧水溶液，硫酸浓度为0.1 % (v/v)-1 % (v/v)，双氧水浓度为0.5 %(v/v) -5% (ν/ν) ο3.如权利要求1所述的一种高效吸附废水中重金属离子的生物质吸附剂制备方法，其特征在于所述磷酸浓度为0.lg/L-lg/L，磷酸氢二钠溶液浓度为2-20g/L。4.如权利要求1所述的一种高效吸附废水中重金属离子的生物质吸附剂制备方法，其特征在于所述水浴加热温度范围为25°C -90°C，反应时间为0.5h-5h05.如权利要求1所述的一种高效吸附废水中重金属离子的生物质吸附剂制备方法，其特征在于所述一定粒度范围秸杆加入量为5-25g/L。
【专利摘要】本发明涉及一种高效吸附废水中重金属离子的生物质吸附剂制备方法，属于材料制备，废水处理领域。本发明特征为：以廉价易得的水稻秸秆为原料，水洗、烘干、粉碎、筛分。先经酸性双氧水溶液预处理，采用水浴加热搅拌方式反应，过滤、水洗至中性，烘干。然后将预处理后的秸秆以磷酸或磷酸氢二钠为改性剂，加热搅拌反应，反应结束后过滤、水洗至中性，烘干，制得所需的重金属离子吸附剂。该发明具有制备方法简单、成本低、无二次污染等特点。
【IPC分类】C02F1/28, B01J20/24, B01J20/30, C02F1/62
【公开号】CN105013451
【申请号】CN201510485791
【发明人】李晓晖, 艾仙斌, 胡淼, 丁建南
【申请人】江西省科学院生物资源研究所
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年8月3日