CN106732424A - 一种利用核桃壳制备的重金属吸附材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用核桃壳制备的重金属吸附材料，由以下按照重量份的原料制成：核桃壳21‑25份、高岭土12‑16份、木质素磺酸盐4‑7份、氯化羟铝2‑5份、谷胱甘肽3‑6份、没药甾酮2‑5份。本发明还公开了所述利用核桃壳制备的重金属吸附材料的制备方法。本发明制备的重金属吸附材料对重金属铅离子和重金属镉离子均具有良好的吸附效果，吸附性能优异，能够应用于重金属处理领域。

Description

一种利用核桃壳制备的重金属吸附材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及重金属吸附材料技术领域，具体是一种利用核桃壳制备的重金属吸附材料及其制备方法。
背景技术
重金属是一种可在生物体内蓄积的有毒元素，随着工业的发展，重金属污染受到广泛重视，重金属进入环境后会在生物链中累积和富集，且不能被生物降解，可长期潜伏在环境中，并伴随食物链进入人体严重危害生命健康。目前去除水中重金属离子的方法一般有：混凝法、化学沉淀法、膜分离法、离子交换树脂法、生物法、吸附法等。混凝法是利用投加混凝剂所形成的絮体吸附去除重金属离子，该法需消耗较大量的混凝剂，成本较高，常规水质条件下重金属离子的去除效果不理想；化学沉淀法是把重金属离子转化成难溶于水的硫化物或氢氧化物等盐类后进行沉淀去除，具有流程简单、处理成本低等优点，但渣量大、含水率高、脱水困难，且有二次污染的风险，而且由于该法所基于溶度积的原理，它无法处理重金属离子浓度较低的废水；膜分离法是利用膜的选择性，以膜两侧存在的能量差作为推动力，允许某些组分透过而保留混合物中其他组分，从而达到分离目的的技术，它能有效的去除水中的重金属离子，但处理成本很高；离子交换树脂法是通过离子交换树脂将溶于水中的重金属离子交换到树脂中，以此去除或回收重金属离子，但离子交换树脂价格昂贵，且再生需消耗大量药剂；生物法是生物体借助物理、化学作用吸附重金属离子，具有节能、处理效率高、易于分离回收重金属等优点，但生物法需要进行生物的引种、培养以及营养物质补给，运行操作不便；而且当重金属离子浓度较高时，会对生物产生毒副作用，引起生物反应效率降低甚至失效；吸附法是利用多孔性固态物质吸附去除水中污染物的一种传统方法，具有原料来源多样，使用操作简便、可再生等优点，目前应用较广，但适用于重金属去除的高效、经济的重金属离子吸附材料尚不多见。
采用农副产品作为重金属吸附材料一直是本领域的研究热点，由于农副产品来源广泛，价格低廉，且使用过程中不会存在二次污染，因此受到广泛关注。现有技术中公开了多种农副产品在重金属吸附领域的应用，核桃壳就是其中的一种。但现有的基于核桃壳制备的吸附材料对重金属的吸附效果表现不佳，实用性不强。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用核桃壳制备的重金属吸附材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种利用核桃壳制备的重金属吸附材料，由以下按照重量份的原料制成：核桃壳21-25份、高岭土12-16份、木质素磺酸盐4-7份、氯化羟铝2-5份、谷胱甘肽3-6份、没药甾酮2-5份。
作为本发明进一步的方案：由以下按照重量份的原料制成：核桃壳22-24份、高岭土13-15份、木质素磺酸盐5-6份、氯化羟铝3-4份、谷胱甘肽4-5份、没药甾酮3-4份。
作为本发明再进一步的方案：由以下按照重量份的原料制成：核桃壳23份、高岭土14份、木质素磺酸盐5.7份、氯化羟铝3.5份、谷胱甘肽4.4份、没药甾酮3.8份。
所述利用核桃壳制备的重金属吸附材料的制备方法，步骤如下：
1)称取核桃壳，粉碎至粒径为1-2mm，放入烘箱中，在140-150℃下干燥处理1-2h，获得核桃壳粉；
2)将核桃壳粉投入至超微粉碎机中，进行超微粉碎，超微粉碎后，过400-500目筛，获得核桃壳超微粉；
3)称取高岭土，在620-650℃下保温处理40-50min，粉碎后，过200-300目筛，获得高岭土粉末，备用；
4)称取木质素磺酸盐和没药甾酮，合并后，加入总量10-13倍重量的去离子水，在85-90℃下搅拌混合1-2h，获得混合液A；
5)称取氯化羟铝和谷胱甘肽，加入至混合液A中，在60-65℃下搅拌混合40-50min，然后再超声波处理50-60min，获得混合液B；
6)将核桃壳超微粉和高岭土粉末加入至球磨机中进行湿法球磨，以混合液B作为研磨液，球磨处理3-4h，获得浆液；
7)将浆液真空干燥后，获得干燥产物，将干燥产物在480-490℃下保温处理1-2h，然后自然冷却至室温，再研磨粉碎，过100-200目筛，即可。
上述吸附材料能够应用于处理重金属废水。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明制备的重金属吸附材料对重金属铅离子和重金属镉离子均具有良好的吸附效果，吸附性能优异，能够应用于重金属处理领域。2、本发明制备的吸附材料，其利用核桃壳作为原料，对核桃壳这一农副产品进行废物利用，变废为宝，降低了生产成本，有利于生产出低成本的重金属吸附材料，有利于重金属处理行业的发展。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种利用核桃壳制备的重金属吸附材料，由以下按照重量份的原料制成：核桃壳21份、高岭土12份、木质素磺酸盐4份、氯化羟铝2份、谷胱甘肽3份、没药甾酮2份。
本实施例中，所述利用核桃壳制备的重金属吸附材料的制备方法，步骤如下：
1)称取核桃壳，粉碎至粒径为1mm，放入烘箱中，在140℃下干燥处理1h，获得核桃壳粉；
2)将核桃壳粉投入至超微粉碎机中，进行超微粉碎，超微粉碎后，过400目筛，获得核桃壳超微粉；
3)称取高岭土，在620℃下保温处理40min，粉碎后，过200目筛，获得高岭土粉末，备用；
4)称取木质素磺酸盐和没药甾酮，合并后，加入总量10倍重量的去离子水，在85℃下搅拌混合1h，获得混合液A；
5)称取氯化羟铝和谷胱甘肽，加入至混合液A中，在60℃下搅拌混合40min，然后再超声波处理50min，获得混合液B；
6)将核桃壳超微粉和高岭土粉末加入至球磨机中进行湿法球磨，以混合液B作为研磨液，球磨处理3h，获得浆液；
7)将浆液真空干燥后，获得干燥产物，将干燥产物在480℃下保温处理1h，然后自然冷却至室温，再研磨粉碎，过100目筛，即可。
实施例2
一种利用核桃壳制备的重金属吸附材料，由以下按照重量份的原料制成：核桃壳22份、高岭土13份、木质素磺酸盐6份、氯化羟铝4份、谷胱甘肽4份、没药甾酮4份。
本实施例中，所述利用核桃壳制备的重金属吸附材料的制备方法，步骤如下：
1)称取核桃壳，粉碎至粒径为1mm，放入烘箱中，在145℃下干燥处理1h，获得核桃壳粉；
2)将核桃壳粉投入至超微粉碎机中，进行超微粉碎，超微粉碎后，过400目筛，获得核桃壳超微粉；
3)称取高岭土，在630℃下保温处理43min，粉碎后，过200目筛，获得高岭土粉末，备用；
4)称取木质素磺酸盐和没药甾酮，合并后，加入总量11倍重量的去离子水，在86℃下搅拌混合1.5h，获得混合液A；
5)称取氯化羟铝和谷胱甘肽，加入至混合液A中，在62℃下搅拌混合45min，然后再超声波处理60min，获得混合液B；
6)将核桃壳超微粉和高岭土粉末加入至球磨机中进行湿法球磨，以混合液B作为研磨液，球磨处理3h，获得浆液；
7)将浆液真空干燥后，获得干燥产物，将干燥产物在483℃下保温处理1.5h，然后自然冷却至室温，再研磨粉碎，过100目筛，即可。
实施例3
一种利用核桃壳制备的重金属吸附材料，由以下按照重量份的原料制成：核桃壳23份、高岭土14份、木质素磺酸盐5.7份、氯化羟铝3.5份、谷胱甘肽4.4份、没药甾酮3.8份。
本实施例中，所述利用核桃壳制备的重金属吸附材料的制备方法，步骤如下：
1)称取核桃壳，粉碎至粒径为1.5mm，放入烘箱中，在145℃下干燥处理1.5h，获得核桃壳粉；
2)将核桃壳粉投入至超微粉碎机中，进行超微粉碎，超微粉碎后，过500目筛，获得核桃壳超微粉；
3)称取高岭土，在640℃下保温处理45min，粉碎后，过200目筛，获得高岭土粉末，备用；
4)称取木质素磺酸盐和没药甾酮，合并后，加入总量12倍重量的去离子水，在87℃下搅拌混合1.5h，获得混合液A；
5)称取氯化羟铝和谷胱甘肽，加入至混合液A中，在63℃下搅拌混合45min，然后再超声波处理55min，获得混合液B；
6)将核桃壳超微粉和高岭土粉末加入至球磨机中进行湿法球磨，以混合液B作为研磨液，球磨处理3.5h，获得浆液；
7)将浆液真空干燥后，获得干燥产物，将干燥产物在485℃下保温处理1.5h，然后自然冷却至室温，再研磨粉碎，过200目筛，即可。
实施例4
一种利用核桃壳制备的重金属吸附材料，由以下按照重量份的原料制成：核桃壳24份、高岭土15份、木质素磺酸盐5份、氯化羟铝3份、谷胱甘肽5份、没药甾酮3份。
本实施例中，所述利用核桃壳制备的重金属吸附材料的制备方法，步骤如下：
1)称取核桃壳，粉碎至粒径为2mm，放入烘箱中，在143℃下干燥处理1.5h，获得核桃壳粉；
2)将核桃壳粉投入至超微粉碎机中，进行超微粉碎，超微粉碎后，过400目筛，获得核桃壳超微粉；
3)称取高岭土，在630℃下保温处理47min，粉碎后，过300目筛，获得高岭土粉末，备用；
4)称取木质素磺酸盐和没药甾酮，合并后，加入总量13倍重量的去离子水，在87℃下搅拌混合1h，获得混合液A；
5)称取氯化羟铝和谷胱甘肽，加入至混合液A中，在62℃下搅拌混合47min，然后再超声波处理50min，获得混合液B；
6)将核桃壳超微粉和高岭土粉末加入至球磨机中进行湿法球磨，以混合液B作为研磨液，球磨处理3.5h，获得浆液；
7)将浆液真空干燥后，获得干燥产物，将干燥产物在485℃下保温处理1.5h，然后自然冷却至室温，再研磨粉碎，过100目筛，即可。
实施例5
一种利用核桃壳制备的重金属吸附材料，由以下按照重量份的原料制成：核桃壳25份、高岭土16份、木质素磺酸盐7份、氯化羟铝5份、谷胱甘肽6份、没药甾酮5份。
本实施例中，所述利用核桃壳制备的重金属吸附材料的制备方法，步骤如下：
1)称取核桃壳，粉碎至粒径为2mm，放入烘箱中，在150℃下干燥处理2h，获得核桃壳粉；
2)将核桃壳粉投入至超微粉碎机中，进行超微粉碎，超微粉碎后，过500目筛，获得核桃壳超微粉；
3)称取高岭土，在650℃下保温处理50min，粉碎后，过300目筛，获得高岭土粉末，备用；
4)称取木质素磺酸盐和没药甾酮，合并后，加入总量13倍重量的去离子水，在90℃下搅拌混合2h，获得混合液A；
5)称取氯化羟铝和谷胱甘肽，加入至混合液A中，在65℃下搅拌混合50min，然后再超声波处理60min，获得混合液B；
6)将核桃壳超微粉和高岭土粉末加入至球磨机中进行湿法球磨，以混合液B作为研磨液，球磨处理4h，获得浆液；
7)将浆液真空干燥后，获得干燥产物，将干燥产物在490℃下保温处理2h，然后自然冷却至室温，再研磨粉碎，过200目筛，即可。
对比例1
与实施例3相比，不含没药甾酮，其他与实施例3相同。
对比例2
与实施例3相比，不含谷胱甘肽，其他与实施例3相同。
对比例3
与实施例3相比，不含没药甾酮和谷胱甘肽，其他与实施例3相同。
对比例4
与实施例3相比，采用常规的制备方法，其他与实施例3相同。其中，所述常规制备方法为将各原料粉碎混合均匀即可。
采用实施例1-5和对比例1-4所制备的吸附材料进行重金属吸附试验，测定各吸附材料在20℃、pH＝7的条件下对重金属的吸附性能，试验结果如表1所示。
表1 吸附性能表
组别 Cd(mg/g) Pb(mg/g)
实施例1 76.83 225.73
实施例2 76.56 232.85
实施例3 82.54 236.47
实施例4 81.36 228.96
实施例5 79.91 229.58
对比例1 68.20 187.26
对比例2 65.72 186.54
对比例3 58.46 158.43
对比例4 63.57 173.52
从上表可以看出，本发明制备的吸附材料对重金属铅离子和重金属镉离子均具有良好的吸附效果，吸附性能优异，能够应用于重金属处理领域。本发明制备的吸附材料，其利用核桃壳作为原料，对核桃壳这一农副产品进行废物利用，变废为宝，降低了生产成本，有利于生产出低成本的重金属吸附材料，有利于重金属处理行业的发展。
另外，从实施例3与对比例1-3的数据对比中可以看出，实施例3所制备的吸附材料的性能优于对比例1-3，且对比例1-2所制备的吸附材料的性能优于对比例3。由于对比例1与实施例3相比，不含没药甾酮，其他与实施例3相同；对比例2与实施例3相比，不含谷胱甘肽，其他与实施例3相同；对比例3与实施例3相比，不含没药甾酮和谷胱甘肽，其他与实施例3相同。因此可以看出，本发明通过添加没药甾酮和谷胱甘肽，没药甾酮、谷胱甘肽与其他组分协同作用，有利于提高对重金属的吸附效果。
从实施例3与对比例4的数据对比中可以看出，实施例3所制备的吸附材料的性能优于对比例4，由于对比例4与实施例3相比，采用常规的制备方法，其他与实施例3相同，因此采用本发明制备方法对本发明各原料进行处理，有利于提高对重金属的吸附效果。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (5)

1.一种利用核桃壳制备的重金属吸附材料，其特征在于，由以下按照重量份的原料制成：核桃壳21-25份、高岭土12-16份、木质素磺酸盐4-7份、氯化羟铝2-5份、谷胱甘肽3-6份、没药甾酮2-5份。
2.根据权利要求1所述的利用核桃壳制备的重金属吸附材料，其特征在于，由以下按照重量份的原料制成：核桃壳22-24份、高岭土13-15份、木质素磺酸盐5-6份、氯化羟铝3-4份、谷胱甘肽4-5份、没药甾酮3-4份。
3.根据权利要求2所述的利用核桃壳制备的重金属吸附材料，其特征在于，由以下按照重量份的原料制成：核桃壳23份、高岭土14份、木质素磺酸盐5.7份、氯化羟铝3.5份、谷胱甘肽4.4份、没药甾酮3.8份。
4.一种如权利要求1-3任一所述的利用核桃壳制备的重金属吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：
1)称取核桃壳，粉碎至粒径为1-2mm，放入烘箱中，在140-150℃下干燥处理1-2h，获得核桃壳粉；
2)将核桃壳粉投入至超微粉碎机中，进行超微粉碎，超微粉碎后，过400-500目筛，获得核桃壳超微粉；
3)称取高岭土，在620-650℃下保温处理40-50min，粉碎后，过200-300目筛，获得高岭土粉末，备用；
4)称取木质素磺酸盐和没药甾酮，合并后，加入总量10-13倍重量的去离子水，在85-90℃下搅拌混合1-2h，获得混合液A；
5)称取氯化羟铝和谷胱甘肽，加入至混合液A中，在60-65℃下搅拌混合40-50min，然后再超声波处理50-60min，获得混合液B；
6)将核桃壳超微粉和高岭土粉末加入至球磨机中进行湿法球磨，以混合液B作为研磨液，球磨处理3-4h，获得浆液；
7)将浆液真空干燥后，获得干燥产物，将干燥产物在480-490℃下保温处理1-2h，然后自然冷却至室温，再研磨粉碎，过100-200目筛，即可。
5.如权利要求1-3任一所述的吸附材料在重金属废水处理领域中的用途。
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