CN102553539A - 一种吸附镉离子的生物质改性吸附剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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龙腾
林芳芳
易筱筠
党志
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Abstract

本发明公开了一种吸附镉离子的生物质吸附剂及其制备方法和应用，该生物质吸附剂采用废弃花生壳为原料，用高锰酸钾改性制备而成；其制备方法包括以下步骤：将废弃花生壳清洗烘干，粉碎后过筛，加入高锰酸钾溶液，室温下搅拌反应，水洗至中性，干燥，得到生物质改性吸附剂；本发明的生物质吸附剂可应用于低浓度镉离子废水吸附处理。本发明的生物质吸附剂为颗粒状，可直接应用于塔式吸附及自然水体原位修复；采用的原料廉价易得，制备方法简单，成本低，易于工业化。

Description

一种吸附镉离子的生物质改性吸附剂及其制备方法和应用
技术领域
 本发明属于改性吸附材料领域，涉及生物质改性吸附剂，具体涉及一种吸附镉离子的生物质吸附剂及其制备方法和应用。
背景技术
水体重金属污染已成为日益严重的环境污染问题。传统的重金属废水处理方法如化学沉淀法、电解法、离子交换法等在处理低浓度重金属废水时存在操作繁琐、运行费用较高等缺点。吸附法属于传统的重金属离子废水处理方法之一，以活性炭、高分子树脂为代表的传统吸附材料尽管吸附量大、吸附速率快，但使用寿命短、再生成本昂贵。
农林废弃物属于一类新型的廉价吸附材料。如中国专利CN201010301107.1公开的用天然柿子粉为原料，在酸性条件下与丙酮交联缩合制备的吸附重金属离子的生物吸附剂。目前，这类生物质吸附剂存在的主要缺陷是：原料成本较高、制备方法较复杂，且吸附剂为粉末状，不能直接用于吸附塔等静态自然修复。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种吸附镉离子的生物质吸附剂及其制备方法和应用。
本发明以废弃花生壳为原料，利用高锰酸钾改性制备生物质吸附剂，得到的生物吸附剂课应用于固定床吸附或河流原位吸附。本发明的原料来源广泛、价廉易得，其制备方法简单可行，成本低。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种吸附镉离子的生物质改性吸附剂，以废弃花生壳为原料，用高锰酸钾改性制备得到。
本发明所述的生物吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将废弃花生壳清洗烘干，粉碎后过筛，取0.85~2.00mm花生壳颗粒；
（2）向步骤（1）得到的花生壳颗粒中加入高锰酸钾溶液，在室温下，搅拌反应，反应结束后取出，水洗至中性，干燥，得到生物质改性吸附剂。
步骤（2）中，所述高锰酸钾溶液的摩尔浓度为0.05~0.1mol/L；所述花生壳颗粒与高锰酸钾溶液的质量体积比为10~20g/L。
步骤（2）中，所述搅拌反应的时间为12~48h；所述干燥的温度为50~80℃。
本发明还提供一种所述的生物质改性吸附剂在低浓度镉离子废水吸附处理中的应用。
本发明的生物质吸附剂在应用时，将吸附剂填充于吸附柱中，含镉离子的废水通过蠕动泵由上而下恒速通过吸附柱。
所述吸附柱为圆柱形活动式，吸附柱高度与直径比为20:1，吸附柱直径与吸附剂粒度比为（1~23）：1，当吸附柱出水浓度高于0.1mg/L时，应更换吸附剂。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
（1）本发明的生物质吸附剂可以有效吸附重金属废水中的镉离子，镉离子去除率可达到99.9%以上；
（2）本发明的生物质吸附剂采用废弃花生壳为原料制成，这类农林废弃物来源广泛，价廉易得；
（3）本发明的制备方法简单易行，成本低，易于实现工业化；
（4）本发明的生物质吸附剂为颗粒状，不需要经过造粒程序，便于实际应用，可直接应用于塔式吸附及自然水体原位修复。
具体实施方式
下面结合实例对本发明作进一步说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于此。
实施例1
将废弃花生壳清洗烘干，粉碎后过筛，取0.85~2.00mm花生壳颗粒；向30g上述花生壳颗粒中加入1.5~3L摩尔浓度0.05~0.1mol/L的高锰酸钾溶液，在室温下，搅拌反应12~48h，取出后水洗至中性，于50~80℃干燥，得到生物质改性吸附剂。
称取28.26g上述得到的吸附剂，均匀装入吸附柱，配制浓度为2mg/L的含镉模拟废水，调节pH为4.7~6.5，将模拟镉离子废水通过蠕动泵以26.27mL/min速度通过吸附柱，用原子吸收色谱测定不同时间下吸附柱流出液的镉离子浓度。经试验测定吸附柱出水镉离子最低浓度低于0.001mg/L，当吸附操作时间到达13h后，出水浓度由0.1mg/L逐渐升高，此时应更换吸附剂。
实施例2
将废弃花生壳清洗烘干，粉碎后过筛，取0.85~2.00mm花生壳颗粒；向40g上述花生壳颗粒中加入2~4L摩尔浓度0.05~0.1mol/L的高锰酸钾溶液，在室温下，搅拌反应12~48h，取出后水洗至中性，于50~80℃干燥，得到生物质改性吸附剂。
称取37.68g上述得到的吸附剂，均匀装入吸附柱，配制浓度为2mg/L的含镉模拟废水，调节pH为4.7~6.5，将模拟镉离子废水通过蠕动泵以26.27mL/min速度通过吸附柱，用原子吸收色谱测定不同时间下吸附柱流出液的镉离子浓度。经试验测定吸附柱出水镉离子最低浓度低于0.001mg/L，当吸附操作时间到达25.6h后，出水浓度由0.1mg/L逐渐升高，此时应更换吸附剂。
实施例3
将废弃花生壳清洗烘干，粉碎后过筛，取0.85~2.00mm花生壳颗粒；向40g上述花生壳颗粒中加入2~4L摩尔浓度0.05~0.1mol/L的高锰酸钾溶液，在室温下，搅拌反应12~48h，取出后水洗至中性，于50~80℃干燥，得到生物质改性吸附剂。
称取37.68g上述得到的吸附剂，均匀装入吸附柱，配制浓度为11mg/L的含镉模拟废水，调节pH为4.7~6.5，将模拟镉离子废水通过蠕动泵以26.27mL/min速度通过吸附柱，用原子吸收色谱测定不同时间下吸附柱流出液的镉离子浓度。经试验测定吸附柱出水镉离子最低浓度低于0.001mg/L，当吸附操作时间到达7.5h后，出水浓度由0.1mg/L逐渐升高，此时应更换吸附剂。

Claims (5)

1.一种吸附镉离子的生物质改性吸附剂，其特征在于，所述生物质改性吸附剂是以废弃花生壳为原料，用高锰酸钾改性制备得到。
2.权利要求1所述的生物吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将废弃花生壳清洗烘干，粉碎后过筛，取粒径为0.85~2.00mm的花生壳颗粒；
（2）向步骤（1）得到的花生壳颗粒中加入高锰酸钾溶液，在室温下，搅拌反应，反应结束后取出，水洗至中性，干燥，得到生物质改性吸附剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述高锰酸钾溶液的摩尔浓度为0.05~0.1mol/L；所述花生壳颗粒与高锰酸钾溶液的质量体积比为10~20g/L。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述搅拌反应的时间为12~48h；所述干燥的温度为50~80℃。
5.权利要求1所述的生物质改性吸附剂，其特征在于，在低浓度镉离子废水吸附处理中的应用。
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