CN106693919A - 一种用于吸附重金属离子吸附剂及应用 - Google Patents

一种用于吸附重金属离子吸附剂及应用 Download PDF

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Abstract

一种用于吸附废水中重金属离子的吸附剂制备方法，包括以下步骤：1)以铜藻为原料，风干、清洗、干燥后粉碎；2)铜藻颗粒中通入饱和水蒸汽至指定压力，保持一定时间，之后瞬间卸至常压；3)再用甲醛‑硫酸的混合液加热回流，过滤，用去离子水冲洗滤渣，烘干至恒重，得到吸附剂。本发明原料来源广泛、价廉易得，对水中典型重金属污染物铬离子具有较高的去除率，而且便于分离、回收和再利用，无二次污染，实现了资源合理利用，具备良好的经济、环境效益。在污水治理方面具有广泛的应用前景。

Description

一种用于吸附重金属离子吸附剂及应用
技术领域
本发明涉及以海洋水生植物铜藻为原料制备具有高吸附性能的吸附材料方法研究，属于可持续再生资源领域。涉及了多个学科的相关技术，包括生物质资源学、化学工程、环境保护和修复等。
背景技术
科学是一把双刃剑，20世纪以来科学技术迅速发展，加快了经济的发展，提高了人们的生活水平，然而，人们也为此付出了惨痛的代价。工业"三废"的排放、生活污水的排放、矿业发展以及农业灌溉与施肥等，都严重的污染了我们赖以生存的土壤、水质和大气，影响到我们的身心健康，尤其是铬离子污染。六价铬为吞入性和吸入性毒物，皮肤接触可能导致过敏而产生皮炎和湿疹，甚至可能造成遗传性基因缺陷，它还可以通过消化、呼吸道、皮肤及粘膜侵入人体，经消化道侵入时可引起呕吐、腹疼，甚至致癌，对环境有持久危害性。所以，对废水、土壤中铬离子的去除是我们亟待解决的问题。
目前，关于废水中重金属离子去除的方法主要有离子交换法、电解法、化学沉淀法、生物炭吸附法等，但这些方法均存在一定的局限性，如费用高、操作条件苛刻、易形成二次污染等。
铜藻主要生活在中国暖温带海域和浅海区，来源丰富易得、价格低廉，通过适当处理，运用到吸附重金属离子中去，使铜藻变废为宝。这样既减少了处理大量铜藻的麻烦，还能为工业寻找新的新吸附材料提供研究方向。
发明内容
本发明以海洋水生植物铜藻为原料，置于高压容器内，通入一定压力的饱和水蒸气，作用一定时间后，卸至常压；再采用甲醛-硫酸改性，获得具有较高去除率吸附剂的制备方法。
本发明采用以下技术方案：
一种吸附重金属离子的吸附剂，所述吸附剂按以下方法制备：
1)将生物质风干、清洗、烘干、粉碎；所述生物质为铜藻；
2)将粉碎后生物质装填于容器中，通入饱和水蒸汽，维持压力1.5～3.5Mpa长达74s～900s，之后瞬间卸至常压，洗涤干燥得所述吸附剂。
进一步，本发明所述吸附重金属离子的吸附剂，其制备方法还可包括以下步骤：将步骤(2)所得吸附剂与甲醛-硫酸的混合液加热回流，冷却至室温，过滤，用去离子水冲洗滤渣，烘干至恒重，得到改性后的吸附剂。
进一步，本发明所述步骤(2)中所述维持压力的时间为74s～508s。
更进一步，本发明所述生物质粉碎后粒径为0.85～30mm。
此外，本发明所述吸附重金属离子的吸附剂可应用于吸附废水中重金属污染物。
进一步，所述重金属污染物主要指铬离子。
更进一步，本发明所述吸附铬离子过程调节废水pH值为2～6。
本发明所述改性后的吸附剂与改性前吸附剂都具有吸附重金属污染物的效果，改性后的吸附剂吸附效果优于改性前吸附剂。通过上述方法制得的吸附剂吸附位点增多，增加与重金属结合的能力，提高吸附效率，可以用于修复水质或土壤中的重金属离子污染。
本发明的有益效果为：吸附剂制备过程中，***工艺简单，无需进行长时间蒸煮，能耗低，做功时间短；吸附剂具有较高的去除率，可有效修复水质或土壤中重金属离子污染，尤其是铬离子污染，而且便于分离、回收和再利用，无二次污染，实现了资源合理利用，具备良好的经济、环境效益。在污水治理方面具有广泛的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1
将铜藻粉碎成0.85～1.4mm颗粒，置于高压容器中，通入压力为3.0MPa的饱和水蒸汽，作用时间为120s。之后卸压至常压，用去离子水洗涤1～5次，得到的吸附剂为CA-1。再采用甲醛-硫酸改性(甲醛溶液：硫酸溶液质量比＝1:5，甲醛溶液质量分数为37％，硫酸溶液物质的量浓度为0.1mol/L)，于80℃加热回流2h，冷却至室温，过滤，用去离子水冲洗滤渣至pH>5，45℃烘干至恒重，得到的吸附剂记作CA-1-1。原料铜藻的纤维素、半纤维素、木质素含量分别为47.40％(wt，以下同)，12.33％，17.42％。采用所述方法制备CA-1的纤维素、半纤维素、木质素含量分别为20.93％、2.49％、34.12％。CA-1-1的纤维素、半纤维素、木质素含量分别为32.45％、2.68％、58.69％。半纤维素含量明显降低。
实施例2
将铜藻粉碎成10～30mm的颗粒，置于高压容器中，通入压力为3.5MPa的饱和水蒸汽，作用时间为120s。之后卸压至常压，去离子水洗涤1～5次，得到的吸附剂为CA-2。再采用甲醛-硫酸改性(甲醛溶液：硫酸溶液质量比＝1:5，甲醛溶液质量分数为37％，硫酸溶液物质的量浓度为0.1mol/L)，于80℃加热回流2h，冷却至室温，过滤，用去离子水冲洗滤渣至pH>5，45℃烘干至恒重，得到的吸附剂记作CA-2-2。采用所述方法制备CA-2的纤维素、半纤维素、木质素含量分别为22.59％、2.15％、33.04％，CA-2-2的纤维素、半纤维素、木质素含量分别为24.04％、2.43％、63.99％。
实施例3
将铜藻粉碎成1.40～2.36mm的颗粒，置于高压容器中，通入压力为3.0MPa的饱和水蒸汽，作用时间为120s。之后卸压至常压，去离子水洗涤1～5次，得到的吸附剂为CA-3。再采用甲醛-硫酸改性(甲醛溶液：硫酸溶液质量比＝1:5，甲醛溶液质量分数为37％，硫酸溶液物质的量浓度为0.1mol/L)，于80℃加热回流2h，冷却至室温，过滤，用去离子水冲洗滤渣至pH>5，45℃烘干至恒重，得到的吸附剂记作CA-3-3。采用所述方法制备CA-3的纤维素、半纤维素、木质素含量分别为22.09％，1.72％，35.84％。CA-3-3的纤维素、半纤维素、木质素含量分别为31.85％、1.91％、62.30％。
实施例4
将铜藻粉碎成10～30mm颗粒，置于高压容器中，通入压力为3.0MPa的饱和水蒸汽，作用时间为508s。之后卸压至常压，用去离子水洗涤1～5次，得到的吸附剂为CA-4。再采用甲醛-硫酸改性(甲醛溶液：硫酸溶液质量比＝1:5，甲醛溶液质量分数为37％，硫酸溶液物质的量浓度为0.1mol/L)，于80℃加热回流2h，冷却至室温，过滤，用去离子水冲洗滤渣至pH>5，45℃烘干至恒重得到的吸附剂记作CA-4-4。采用所述方法制备CA-4的纤维素、半纤维素、木质素含量分别为20.37％，2.31％，31.96％。CA-4-4的纤维素、半纤维素、木质素含量分别为29.26％、4.79％、61.99％。
实施例5
将铜藻粉碎成10～30mm的颗粒，置于高压容器中，通入压力为3.0MPa的饱和水蒸汽，作用时间为74s。之后卸压至常压，去离子水洗涤1～5次，得到的吸附剂为CA-5。采用所述方法制备CA-5的纤维素、半纤维素、木质素含量分别为29.21％、1.74％、29.42％。
实施例6
将铜藻粉碎成10～30mm的颗粒，置于高压容器中，通入压力为1.5MPa的饱和水蒸汽，作用时间为120s。之后卸压至常压，去离子水洗涤1～5次，得到的吸附剂为CA-6。采用所述方法制备CA-6的纤维素、半纤维素、木质素含量分别为23.08％、1.77％、34.42％。
实施例7
将铜藻粉碎成1.40～2.36mm的颗粒，置于高压容器中，通入压力为1.5MPa的饱和水蒸汽，作用时间为900s。之后卸压至常压，去离子水洗涤1～5次，得到的吸附剂为CA-7。采用所述方法制备CA-7的纤维素、半纤维素、木质素含量分别为21.02％、1.63％、32.21％。
实施例8
取0.2g吸附剂(如CA-1、CA-1-1)，加入5mg/L铬离子溶液10mL，调节溶液的pH为2，磁力搅拌30min，静止5h，过滤，定容。经过测定CA-1、CA-1-1这两种吸附剂对铬离子的去除率分别为87.50％、95.80％。另取0.2g某商用活性炭以及0.2g汽爆前的铜藻做对比实验，在完全相同的试验条件下，得商用活性炭及未汽爆铜藻对铬离子的去除率分别为21.00％和64.26％，去除效果较比CA-1差。
实施例9
取0.2g吸附剂(如CA-1)，加入5mg/L铬离子溶液10mL，调节溶液的pH为6，磁力搅拌30min，静止5h，过滤，定容。经过测定该吸附剂对铬离子的去除率为81.97％。
实施例10
取0.2g吸附剂(如CA-2、CA-2-2)，加入5mg/L铬离子溶液10mL，调节溶液的pH为2，磁力搅拌30min，静止5h，过滤，定容。经过测定这两种吸附剂对铬离子的去除率分别为81.86％、92.29％。
实施例11
取0.2g吸附剂(如CA-3、CA-3-3)，加入5mg/L铬离子溶液10mL，调节溶液的pH为2，磁力搅拌30min，静止5h，过滤，定容。经过测定这两种吸附剂对铬离子的去除率分别为87.13％、93.85％。
实施例12
取0.2g吸附剂(如CA-4、CA-4-4)，加入5mg/L铬离子溶液10mL，调节溶液的pH为2，磁力搅拌30min，静止5h，过滤，定容。经过测定这两吸附剂对铬离子的去除率分别为80.41％、93.38％。
实施例13
取0.2g吸附剂(如CA-5)，加入5mg/L铬离子溶液10mL，调节溶液的pH为2，磁力搅拌30min，静止5h，过滤，定容。经过测定该吸附剂对铬离子的去除率为74.14％。
实施例14
取0.2g吸附剂(如CA-6)，加入5mg/L铬离子溶液10mL，调节溶液的pH为2，磁力搅拌30min，静止5h，过滤，定容。经过测定该吸附剂对铬离子的去除率为76.08％。
实施例15
取0.2g吸附剂(如CA-7)，加入5mg/L铬离子溶液10mL，调节溶液的pH为4，磁力搅拌30min，静止5h，过滤，定容。经过测定该吸附剂对铬离子的去除率为75.12％。

Claims (6)

1.一种吸附重金属离子的吸附剂，其特征在于所述吸附剂按以下方法制备：
(1)将生物质风干、清洗、烘干、粉碎；所述生物质为铜藻；
(2)将粉碎后生物质装填于容器中，通入饱和水蒸汽，维持压力1.5～3.5Mpa长达74s～900s，之后瞬间卸至常压，洗涤干燥得所述吸附剂。
2.如权利要求1所述的吸附重金属离子的吸附剂，其特征在于所述制备方法还可包括以下步骤：将步骤(2)所得吸附剂与甲醛-硫酸的混合液加热回流，冷却至室温，过滤，用去离子水冲洗滤渣，烘干至恒重，得到改性后的吸附剂。
3.如权利要求1或2所述的吸附重金属离子的吸附剂，其特征在于：步骤(2)中所述维持压力的时间为74s～508s。
4.如权利要求1或2所述的吸附重金属离子的吸附剂，其特征在于：所述生物质粉碎后粒径为0.85～30mm。
5.如权利要求1或2所述的吸附重金属离子的吸附剂应用于吸附废水中重金属污染物。
6.如权利要求所述5的应用，其特征在于所述重金属污染物为铬离子。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107486161A (zh) * 2017-08-14 2017-12-19 中国烟草总公司郑州烟草研究院 一种重金属离子吸附剂及其应用
US11504694B2 (en) 2020-01-23 2022-11-22 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Reusable biomass-derived biochar adsorbent for phenolic compound removal

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103272568A (zh) * 2013-05-29 2013-09-04 浙江大学宁波理工学院 利用花生壳制备双功能改性纤维素吸附剂的方法及其应用
CN103285809A (zh) * 2013-05-16 2013-09-11 马玉山 用于吸附重金属离子的吸附剂及其制备方法
CN106000341A (zh) * 2016-06-17 2016-10-12 广西大学 一种吸附水中铅离子的磁性桉叶生物质吸附剂及其应用和快速分离方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103285809A (zh) * 2013-05-16 2013-09-11 马玉山 用于吸附重金属离子的吸附剂及其制备方法
CN103272568A (zh) * 2013-05-29 2013-09-04 浙江大学宁波理工学院 利用花生壳制备双功能改性纤维素吸附剂的方法及其应用
CN106000341A (zh) * 2016-06-17 2016-10-12 广西大学 一种吸附水中铅离子的磁性桉叶生物质吸附剂及其应用和快速分离方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李春等: "汽爆秸秆处理含Fe(Ⅲ)废水的研究", 《纤维素科学与技术》 *
马伟: "《固水界面化学与吸附技术》", 31 October 2011, 冶金工业出版社 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107486161A (zh) * 2017-08-14 2017-12-19 中国烟草总公司郑州烟草研究院 一种重金属离子吸附剂及其应用
US11504694B2 (en) 2020-01-23 2022-11-22 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Reusable biomass-derived biochar adsorbent for phenolic compound removal
US11684905B2 (en) 2020-01-23 2023-06-27 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Bacteria biochar adsorbent

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