CN107159167A - 一种利用稻草秸秆制备的重金属吸附剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用稻草秸秆制备的重金属吸附剂，所述利用稻草秸秆制备的重金属吸附剂主要由以下重量份材料制成：稻草秸秆50‑100份、玉米芯15‑30份、改性膨润土20‑30份、改性硅藻土15‑25份、绿藻5‑10份、蓝藻1‑2份、芽孢杆菌0.5‑1份、水果酵素5‑10份、大豆蛋白粉5‑10份、酒石酸5‑10份等；本发明采用稻草秸秆作为吸附剂的主要原料，通过纤维素酶和碱水处理，制成的稻草秸秆粉与改性膨润土、改性硅藻土协同作用对重金属离子具有显著的吸附作用，再与大豆蛋白粉、酒石酸、寡聚糖、壳聚糖进行螯合形成大分子，被硅胶和树脂紧紧吸附，达到有效去除重金属离子的效果。

Description

一种利用稻草秸秆制备的重金属吸附剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及污染处理技术领域。更具体地说，本发明涉及一种利用稻草秸秆制备的重金属吸附剂及其制备方法。

背景技术

重金属原义是指比重大于5的金属(密度大于4.5克每立方厘米的金属)，包括金、银、铜、铁、铅等。重金属污染与其他有机化合物的污染不同。不少有机化合物可以通过自然界本身物理的、化学的或生物的净化，使有害性降低或解除。而重金属具有富集性，很难在环境中降解。

目前中国由于在重金属的开采、冶炼、加工过程中，造成不少重金属如铅、汞、镉、钴等进入大气、水、土壤引起严重的环境污染。如随废水排出的重金属，即使浓度小，也可在藻类和底泥中积累，被鱼和贝类体表吸附，产生食物链浓缩，从而造成公害。

重金属在人体内能和蛋白质及各种酶发生强烈的相互作用，使它们失去活性，也可能在人体的某些器官中富集，如果超过人体所能耐受的限度，会造成人体急性中毒、亚急性中毒、慢性中毒等，对人体会造成很大的危害，例如，日本发生的水俣病(汞污染)和骨痛病(镉污染)等公害病，都是由重金属污染引起的。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供一种成本低效果显著的利用稻草秸秆制备的重金属吸附剂，本发明采用稻草秸秆作为吸附剂的主要原料，通过纤维素酶和碱水处理，制成的稻草秸秆粉与改性膨润土、改性硅藻土协同作用对重金属离子具有显著的吸附作用，再与大豆蛋白粉、酒石酸、寡聚糖、壳聚糖进行螯合形成大分子，被硅胶和树脂紧紧吸附，达到有效去除重金属离子的效果，本发明能显著去除污水中的重金属离子，对于去除污水中的重金属离子具有显著效果；

本发明还提供一种利用稻草秸秆制备的重金属吸附剂的制备方法，其中稻草秸秆经过纤维素酶酶解后再经过碱水处理，大分子被酶解成小分子，比表面积增加，显著提高对重金属离子吸附能力，硅胶和树脂经过高压喷雾形成小颗粒硅胶树脂对于大分子的吸附能力显著提高。

本发明提供的技术方案为：

一种利用稻草秸秆制备的重金属吸附剂，所述利用稻草秸秆制备的重金属吸附剂主要由以下重量份材料制成：稻草秸秆50-100份、玉米芯15-30份、改性膨润土20-30份、改性硅藻土15-25份、绿藻5-10份、蓝藻1-2份、芽孢杆菌0.5-1份、水果酵素5-10份、大豆蛋白粉5-10份、酒石酸5-10份、寡聚糖5-8份、壳聚糖5-8份、杆菌肽锌0.1-0.5份、硅胶20-30份、树脂20-30份。

优选的是，所述利用稻草秸秆制备的重金属吸附剂主要由以下重量份材料制成：稻草秸秆85份、玉米芯22份、改性膨润土25份、改性硅藻土20份、绿藻8份、蓝藻1份、芽孢杆菌0.5份、水果酵素8份、大豆蛋白粉7份、酒石酸8份、寡聚糖6份、壳聚糖7份、杆菌肽锌0.4份、硅胶22份、树脂25份。

优选的是，所述改性膨润土由以下方法制成：将膨润土加入2倍重的去离子水，再加入碳酸氢钠调节PH至11-12后，加入10-15％有机硅油，球磨20-30分钟后，置于煅烧炉中温度升高至300-450℃，煅烧1-4小时后，取出冷却至室温，再加入等体积浓度为质量分数95％乙醇，球磨20-30分钟点火燃烧至乙醇烧尽，再干燥得到所述改性膨润土。

优选的是，所述改性硅藻土由以下方法制成：将硅藻土加入2倍重的去离子水，加入柠檬酸调节PH至3-5，球磨20-30分钟后，静置20-30分钟，再加入碳酸氢钠调节PH至11-12后，球磨20-30分钟后，置于煅烧炉中温度升高至300-450℃，煅烧1-4小时后，取出冷却至室温得到所述改性硅藻土。

本发明还提供一种所述的利用稻草秸秆制备的重金属吸附剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

步骤一、将稻草秸秆与玉米芯干燥后，粉碎过100目筛子，得到粉末，将粉末加入等重量的水后，加入1-2％重纤维素酶，静置1-2小时后，过滤后加入PH为11-12的碱水，浸泡2-4小时后，离心过滤漂洗至PH为中性，干燥后得到处理过的粉末A；

步骤二、将硅胶与树脂混合后加热至熔融状态后，搅拌30分钟，后采用氮气经过高压喷头喷雾分散后立即冷却得到硅胶树脂颗粒，其中高压的压力为100-200Mpa；

步骤三、将绿藻、蓝藻、芽孢杆菌、水果酵素、大豆蛋白粉、酒石酸混合后加入等重量的去离子水混合后，1-2天得到液体B；

步骤四、将处理过的粉末A、硅胶树脂颗粒、改性膨润土、改性硅藻土与液体B混合后，搅拌混合均匀后，通入二氧化碳20mg/L，得到所述重金属吸附剂。

本发明至少包括以下有益效果：

本发明采用稻草秸秆作为吸附剂的主要原料，通过纤维素酶和碱水处理，制成的稻草秸秆粉与改性膨润土、改性硅藻土协同作用对重金属离子具有显著的吸附作用，再与大豆蛋白粉、酒石酸、寡聚糖、壳聚糖进行螯合形成大分子，被硅胶和树脂紧紧吸附，达到有效去除重金属离子的效果，本发明添加的改性膨润土加入有机硅后通过煅烧后在采用乙醇燃烧，显著提高膨润土的孔隙度，使得空隙均匀，膨润土的比表面积的显著增大，提高重金属离子吸附性，本发明还添加了绿藻、蓝藻、芽孢杆菌、水果酵素，其中蓝藻属于光合细菌具有显著净化水质的功能，与绿藻、芽孢杆菌、水果酵素协同作用通过生物吸附，使得本发明具有显著去除污水中的重金属离子能力，对于去除污水中的重金属离子具有显著效果，本发明添加的杆菌肽锌类抗生素，对革兰阳性菌具有杀菌作用，对水质具有净化的作用；

本发明还提供一种利用稻草秸秆制备的重金属吸附剂的制备方法，其中稻草秸秆经过纤维素酶酶解后再经过碱水处理，大分子被酶解成小分子，比表面积增加，显著提高对重金属离子吸附能力，硅胶和树脂经过高压喷雾形成小颗粒硅胶树脂对于大分子的吸附能力显著提高。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

具体实施方式

结合下面实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

本发明实施例其中1份为1kg

实施例1

一种利用稻草秸秆制备的重金属吸附剂，主要由以下重量份材料制成：稻草秸秆50份、玉米芯15份、改性膨润土20份、改性硅藻土15份、绿藻5份、蓝藻1份、芽孢杆菌0.5份、水果酵素5份、大豆蛋白粉5份、酒石酸5份、寡聚糖5份、壳聚糖5份、杆菌肽锌0.1份、硅胶20份、树脂20份。

其中，所述改性膨润土由以下方法制成：将膨润土加入2倍重的去离子水，再加入碳酸氢钠调节PH至11后，加入10％有机硅油，球磨20分钟后，置于煅烧炉中温度升高至300℃，煅烧1小时后，取出冷却至室温，再加入等体积浓度为质量分数95％乙醇，球磨20分钟点火燃烧至乙醇烧尽，再干燥得到所述改性膨润土。

所述改性硅藻土由以下方法制成：将硅藻土加入2倍重的去离子水，加入柠檬酸调节PH至3，球磨20分钟后，静置20分钟，再加入碳酸氢钠调节PH至11后，球磨20分钟后，置于煅烧炉中温度升高至300℃，煅烧1小时后，取出冷却至室温得到所述改性硅藻土。

所述的利用稻草秸秆制备的重金属吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将稻草秸秆与玉米芯干燥后，粉碎过100目筛子，得到粉末，将粉末加入等重量的水后，加入1％重纤维素酶，静置1小时后，过滤后加入PH为11的碱水，浸泡2小时后，离心过滤漂洗至PH为中性，干燥后得到处理过的粉末A；

步骤二、将硅胶与树脂混合后加热至熔融状态后，搅拌30分钟，后采用氮气经过高压喷头喷雾分散后立即冷却得到硅胶树脂颗粒，其中高压的压力为100Mpa；

步骤三、将绿藻、蓝藻、芽孢杆菌、水果酵素、大豆蛋白粉、酒石酸混合后加入等重量的去离子水混合后，1天得到液体B；

步骤四、将处理过的粉末A、硅胶树脂颗粒、改性膨润土、改性硅藻土与液体B混合后，搅拌混合均匀后，通入二氧化碳20mg/L，得到所述重金属吸附剂。

实施例2

一种利用稻草秸秆制备的重金属吸附剂，主要由以下重量份材料制成：稻草秸秆100份、玉米芯30份、改性膨润土30份、改性硅藻土25份、绿藻10份、蓝藻2份、芽孢杆菌1份、水果酵素10份、大豆蛋白粉10份、酒石酸10份、寡聚糖8份、壳聚糖8份、杆菌肽锌0.5份、硅胶30份、树脂30份。

其中，所述改性膨润土由以下方法制成：将膨润土加入2倍重的去离子水，再加入碳酸氢钠调节PH至12后，加入15％有机硅油，球磨30分钟后，置于煅烧炉中温度升高至450℃，煅烧4小时后，取出冷却至室温，再加入等体积浓度为质量分数95％乙醇，球磨30分钟点火燃烧至乙醇烧尽，再干燥得到所述改性膨润土。

所述改性硅藻土由以下方法制成：将硅藻土加入2倍重的去离子水，加入柠檬酸调节PH至5，球磨30分钟后，静置30分钟，再加入碳酸氢钠调节PH至12后，球磨30分钟后，置于煅烧炉中温度升高至450℃，煅烧4小时后，取出冷却至室温得到所述改性硅藻土。

所述的利用稻草秸秆制备的重金属吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将稻草秸秆与玉米芯干燥后，粉碎过100目筛子，得到粉末，将粉末加入等重量的水后，加入2％重纤维素酶，静置2小时后，过滤后加入PH为12的碱水，浸泡4小时后，离心过滤漂洗至PH为中性，干燥后得到处理过的粉末A；

步骤二、将硅胶与树脂混合后加热至熔融状态后，搅拌30分钟，后采用氮气经过高压喷头喷雾分散后立即冷却得到硅胶树脂颗粒，其中高压的压力为200Mpa；

步骤三、将绿藻、蓝藻、芽孢杆菌、水果酵素、大豆蛋白粉、酒石酸混合后加入等重量的去离子水混合后，2天得到液体B；

步骤四、将处理过的粉末A、硅胶树脂颗粒、改性膨润土、改性硅藻土与液体B混合后，搅拌混合均匀后，通入二氧化碳20mg/L，得到所述重金属吸附剂。

实施例3

一种利用稻草秸秆制备的重金属吸附剂，主要由以下重量份材料制成：稻草秸秆85份、玉米芯22份、改性膨润土25份、改性硅藻土20份、绿藻8份、蓝藻1份、芽孢杆菌0.5份、水果酵素8份、大豆蛋白粉7份、酒石酸8份、寡聚糖6份、壳聚糖7份、杆菌肽锌0.4份、硅胶22份、树脂25份。

其中，所述改性膨润土由以下方法制成：将膨润土加入2倍重的去离子水，再加入碳酸氢钠调节PH至11后，加入12％有机硅油，球磨20-30分钟后，置于煅烧炉中温度升高至380℃，煅烧2小时后，取出冷却至室温，再加入等体积浓度为质量分数95％乙醇，球磨22分钟点火燃烧至乙醇烧尽，再干燥得到所述改性膨润土。

所述改性硅藻土由以下方法制成：将硅藻土加入2倍重的去离子水，加入柠檬酸调节PH至4.5，球磨28分钟后，静置24分钟，再加入碳酸氢钠调节PH至11后，球磨26分钟后，置于煅烧炉中温度升高至350℃，煅烧3小时后，取出冷却至室温得到所述改性硅藻土。

所述的利用稻草秸秆制备的重金属吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将稻草秸秆与玉米芯干燥后，粉碎过100目筛子，得到粉末，将粉末加入等重量的水后，加入1.5％重纤维素酶，静置1.5小时后，过滤后加入PH为11.5的碱水，浸泡3.5小时后，离心过滤漂洗至PH为中性，干燥后得到处理过的粉末A；

步骤二、将硅胶与树脂混合后加热至熔融状态后，搅拌30分钟，后采用氮气经过高压喷头喷雾分散后立即冷却得到硅胶树脂颗粒，其中高压的压力为150Mpa；

步骤三、将绿藻、蓝藻、芽孢杆菌、水果酵素、大豆蛋白粉、酒石酸混合后加入等重量的去离子水混合后，1天得到液体B；

步骤四、将处理过的粉末A、硅胶树脂颗粒、改性膨润土、改性硅藻土与液体B混合后，搅拌混合均匀后，通入二氧化碳20mg/L，得到所述重金属吸附剂。

试验：采用实施例1-3的重金属吸附剂，对某污水处理厂的污水取样6000L，污水含镉离子30.5mg/L，铅离子28.9mg/L，将6000L的污水样品平均分成3组A，B，C，分别对应加入实施例1-3的重金属吸附剂150g，搅拌处理3小时后，过滤回收重金属吸附剂，测试处理的污水，镉离子ND，铅离子ND，回收的重金属吸附剂可再重复利用。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (5)

1.一种利用稻草秸秆制备的重金属吸附剂，其特征在于，所述利用稻草秸秆制备的重金属吸附剂主要由以下重量份材料制成：稻草秸秆50-100份、玉米芯15-30份、改性膨润土20-30份、改性硅藻土15-25份、绿藻5-10份、蓝藻1-2份、芽孢杆菌0.5-1份、水果酵素5-10份、大豆蛋白粉5-10份、酒石酸5-10份、寡聚糖5-8份、壳聚糖5-8份、杆菌肽锌0.1-0.5份、硅胶20-30份、树脂20-30份。

2.根据权利要求1所述的利用稻草秸秆制备的重金属吸附剂，其特征在于，所述利用稻草秸秆制备的重金属吸附剂主要由以下重量份材料制成：稻草秸秆85份、玉米芯22份、改性膨润土25份、改性硅藻土20份、绿藻8份、蓝藻1份、芽孢杆菌0.5份、水果酵素8份、大豆蛋白粉7份、酒石酸8份、寡聚糖6份、壳聚糖7份、杆菌肽锌0.4份、硅胶22份、树脂25份。

3.根据权利要求2所述的利用稻草秸秆制备的重金属吸附剂，其特征在于，所述改性膨润土由以下方法制成：将膨润土加入2倍重的去离子水，再加入碳酸氢钠调节PH至11-12后，加入10-15％有机硅油，球磨20-30分钟后，置于煅烧炉中温度升高至300-450℃，煅烧1-4小时后，取出冷却至室温，再加入等体积浓度为质量分数95％乙醇，球磨20-30分钟点火燃烧至乙醇烧尽，再干燥得到所述改性膨润土。

4.根据权利要求3所述的利用稻草秸秆制备的重金属吸附剂，其特征在于，所述改性硅藻土由以下方法制成：将硅藻土加入2倍重的去离子水，加入柠檬酸调节PH至3-5，球磨20-30分钟后，静置20-30分钟，再加入碳酸氢钠调节PH至11-12后，球磨20-30分钟后，置于煅烧炉中温度升高至300-450℃，煅烧1-4小时后，取出冷却至室温得到所述改性硅藻土。

5.一种根据权利要求1-4中任意所述的利用稻草秸秆制备的重金属吸附剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

步骤一、将稻草秸秆与玉米芯干燥后，粉碎过100目筛子，得到粉末，将粉末加入等重量的水后，加入1-2％重纤维素酶，静置1-2小时后，过滤后加入PH为11-12的碱水，浸泡2-4小时后，离心过滤漂洗至PH为中性，干燥后得到处理过的粉末A；

步骤二、将硅胶与树脂混合后加热至熔融状态后，搅拌30分钟，后采用氮气经过高压喷头喷雾分散后立即冷却得到硅胶树脂颗粒，其中高压的压力为100-200Mpa；

步骤三、将绿藻、蓝藻、芽孢杆菌、水果酵素、大豆蛋白粉、酒石酸混合后加入等重量的去离子水混合后，1-2天得到液体B；

步骤四、将处理过的粉末A、硅胶树脂颗粒、改性膨润土、改性硅藻土与液体B混合后，搅拌混合均匀后，通入二氧化碳20mg/L，得到所述重金属吸附剂。