甲醛溶液改性李氏禾重金属吸附材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及重金属废水处理领域，特别是甲醛溶液改性李氏禾重金属吸附材料的 制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着人类科学水平的提高，重金属污染废水治理技术不断得以开发，虽然重金属 废水的处理方法很多，但根据处理方法原理的不同，大致可分为三种：化学法、物理化学法 和生物法。化学法就是使水体中重金属离子通过发生化学反应除去的方法，包括化学沉淀 法、氧化还原法和电解法等；物理化学法就是使水体中的重金属离子在不改变其化学形态 的条件下进行吸附、浓缩、分离的方法，包括离子交换法、吸附法、反渗透法、电渗析法和蒸 发浓缩法等；生物法就是借助微生物或植物的絮凝、吸收、累积和富集等作用去除水体中重 金属的方法，包括生物絮凝法、生物吸附法、植物整治等。
[0003] 生物吸附法经过近二十年的研究，己被认为是一种简单、高效、易于管理与操作、 投资费用少的新型处理技术。通过多种生物吸附剂对不同金属离子的吸附实验可知，多数 生物吸附剂都有较高的吸附能力，能用于重金属离子的吸附。生物吸附的机理研究还很不 完整，缺乏系统性，导致了高性能、高选择性吸附剂的开发与利用受到了阻碍。
[0004] 本研究采用了较易获得的李氏禾作为原料，并对其进行改性制得了高效的生物吸 附剂，用于吸附水溶液中的Cu 2+。一方面，李氏禾来源广泛、成本低廉、效果显著、操作过程 简单、且吸附过程不会产生二次污染；另一方面，吸附后的Cu 2+易于解吸，可以进一步富集 回收资源，实验了资源的循环利用。若能将李氏禾制作成生物炭对重金属进行吸附，不仅可 以为重金属水处理提供吸附材料，而且可以为李氏禾的综合利用提供新思路。
【发明内容】
[0005] 本发明公开一种甲醛溶液改性李氏禾重金属吸附材料的制备方法。
[0006] 具体步骤为：
[0007] (1)采集李氏禾，然后用自来水冲洗3次，再用超纯水冲洗3次。
[0008] (2)将步骤（1)所得李氏禾放入牛皮档案袋中，置于80°C鼓风干燥箱中干燥24小 时，然后用高速粉碎机粉碎，粉碎后过50目筛。
[0009] (3)将Ig步骤⑵过筛后的李氏禾加入到IOOmL体积百分比含量为10%的甲醛 溶液中，调节摇床恒温25°C转速为125r/min，反应12小时后，用去离子水洗涤至pH为中 性，过滤得目标产物在60 °C的干燥箱中干燥24小时，得到的甲醛溶液改性李氏禾重金属吸 附材料。
[0010] 本发明充分利用田间杂草李氏禾制备污染水体重金属吸附材料，以原始李氏禾作 为吸附剂测定了不同浓度下的最大吸附量，发现Cu 2+的去除率最高也只有57%，故需要对 李氏禾进行改性以提高其吸附能力。对于不同浓度的Cu2+溶液，最适pH值为5,最佳吸附剂 粒径为0. 05mm，最适反应温度为20°C，吸附平衡时间为120min，但吸附剂用量随着初始浓 度的不同而改变，当Cu2+与吸附剂的质量比在80-100mg/g范围内时，吸附剂用量最佳。同 时，本发明方法所制备的吸附材料对重金属Cr (III )、Pb、Zn、Mn、Ni、Cd也有较好的吸附效 果。
【附图说明】
[0011] 图1为本发明实施例pH对铜离子吸附的影响曲线图。
[0012] 图2为本发明实施例吸附材料颗粒大小对铜离子吸附的影响曲线图。
[0013] 图3为本发明实施例吸附材料用量对铜离子吸附的影响曲线图。
[0014] 图4为本发明实施例吸附时间和初始浓度对铜离子吸附的影响曲线图。
[0015] 图5为本发明实施例反应温度对铜离子吸附的影响曲线图。
【具体实施方式】
[0016]实施例：
[0017] -、甲醛溶液改性李氏禾重金属吸附材料的制备方法具体步骤为：
[0018] (1)采集李氏禾，然后用自来水冲洗3次，再用超纯水冲洗3次。
[0019] (2)将步骤（1)所得李氏禾放入牛皮档案袋中，置于80°C鼓风干燥箱中干燥24小 时，然后用高速粉碎机粉碎，粉碎后过50目筛。
[0020] (3)将Ig步骤⑵过筛后的李氏禾加入到IOOmL体积百分比含量为10%的甲醛 溶液中，调节摇床恒温25°C转速为125r/min，反应12小时后，用去离子水洗涤至pH为中 性，过滤得目标产物在60 °C的干燥箱中干燥24小时，得到的甲醛溶液改性李氏禾重金属吸 附材料。
[0021] 二、原状李氏禾生物吸附实验：不同溶液浓度对吸附效果的影响：
[0022] 以原始李氏禾作为吸附剂对Cu2+进行了吸附实验，分别考察了吸附过程的最佳条 件，在最佳实验条件下可以测出不同浓度下的最高吸附量以及最高去除率，从表1可以看 出，以原始李氏禾作为吸附剂，不同初始浓度下对Cu 2+去除率最高为58%或者更低，不能很 完全的去除水溶液中的铜离子，通过实验证明要提高李氏禾对铜离子的吸附效果必需对李 氏禾进行改性实验。
[0023] 表1 :原始李氏禾吸附Cu2+的最佳吸附条件及其吸附量和去除率
[0025] 三、甲醛溶液改性李氏禾重金属吸附材料对Cu2+吸附效果分析
[0026] 甲醛溶液改性李氏禾重金属吸附材料在实验条件为：pH= 5、温度为25°C、甲醛 溶液改性李氏禾重金属吸附材料粒径为100 ym、甲醛溶液改性李氏禾重金属吸附材料用量 为lg/L、反应时间为300min、Cu2+初始浓度为100mg/L进行吸附反应，吸附到达平衡后测得 Cu 2+浓度，计算出的吸附量为48. 7mg/g和去除率为48. 7 %。
[0027] 四、pH对甲醛溶液改性李氏禾重金属吸附材料吸附Cu2+的影响
[0028] 众所周知，水溶液的pH会影响吸附过程中金属离子的溶解度和吸附剂活性官能 团上的反离子的水解化程度，研究结果也表明PH值是影响生物吸附重金属的重要因素。本 实验中溶液初始PH值控制在6以下主要是为了避免氢氧化物沉淀的形成，5种不同pH值下 的实验数据如图1所示。
[0029] 五、吸附材料粒径对甲醛溶液改性李氏禾重金属吸附材料吸附Cu2+的影响
[0030] 在溶液初始pH值为5、初始浓度为100mg/L、二甲基亚砜李氏禾改性吸附材料用量 为I. 〇g/L、反应温度为25°C、不同的吸附剂粒径下考察颗粒大小对李氏禾粉末吸附铜离子 的影响，实验结果见图2。
[0031] 六、吸附材料用量对甲醛溶液改性李氏禾重金属吸附材料吸附Cu2+的影响
[0032] 分别称取l_4g/L的二甲基亚砜李氏禾改性吸附材料投加到100、200、300mg/L的 硫酸铜溶液中，通过改变二甲基亚砜李氏禾改性吸附材料用量验证其对吸附效果的影响， 每个实验重复三次。实验结果见图3。
[0033] 七、吸附时间及初始浓度对甲醛溶液改性李氏禾重金属吸附材料吸附Cu2+的影响
[0034] 将甲醛溶液改性李氏禾重金属吸附材料分别投加到25_200mg/L的硫酸铜溶液 中，调节溶液的PH值为5,在一系列的吸附时间（0-120min)里吸附，测定甲醛溶液改性李氏 禾重金属吸附材料中铜离子的吸附量，每个实验重复三次。实验结果见图4。
[0035] 八、反应温度的影响
[0036] 为了研究温度对吸附效果的影响，在20_60°C范围内在上述的最佳实验条件下进 行了甲醛溶液改性李氏禾重金属吸附材料对Cu 2+的吸附实验，吸附量随温度的变化如图5 所示。
【主权项】
1. 一种甲醛溶液改性李氏禾重金属吸附材料的制备方法，其特征在于具体步骤为： (1) 采集李氏禾，然后用自来水冲洗3次，再用超纯水冲洗3次； (2) 将步骤（1)所得李氏禾放入牛皮档案袋中，置于80°C鼓风干燥箱中干燥24小时， 然后用高速粉碎机粉碎，粉碎后过50目筛； (3) 将Ig步骤（2)过筛后的李氏禾加入到IOOmL体积百分比含量为10%的甲醛溶液 中，调节摇床恒温25°C转速为125r/min，反应12小时后，用去离子水洗涤至pH为中性，过 滤得目标产物在60°C的干燥箱中干燥24小时，得到的甲醛溶液改性李氏禾重金属吸附材 料。
【专利摘要】本发明公开了一种甲醛溶液改性李氏禾重金属吸附材料的制备方法。(1)采集李氏禾，然后用自来水冲洗3次，再用超纯水冲洗3次。(2)将步骤(1)所得李氏禾放入牛皮档案袋中，置于80℃鼓风干燥箱中干燥24小时，然后用高速粉碎机粉碎，粉碎后过50目筛。(3)将1g步骤(2)过筛后的李氏禾加入到100mL体积百分比含量为10％的甲醛溶液中，调节摇床恒温25℃转速为125r/min，反应12小时后，用去离子水洗涤至pH为中性，过滤得目标产物在60℃的干燥箱中干燥24小时，得到的甲醛溶液改性李氏禾重金属吸附材料。本发明原料来源广泛、成本低廉、效果显著、操作过程简单、且吸附过程不会产生二次污染；吸附后的Cu2+易于解吸，可以进一步富集回收资源，实现了资源的循环利用。
【IPC分类】C02F1/28, C02F1/62, B01J20/24, B01J20/30, C02F1/64
【公开号】CN105126775
【申请号】CN201510542816
【发明人】梁亮, 林华, 李海翔, 游少鸿, 陈俊
【申请人】桂林理工大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年8月31日