一种高效吸附废水中重金属离子的生物质吸附剂制备方法

摘要

本发明涉及一种高效吸附废水中重金属离子的生物质吸附剂制备方法，属于材料制备，废水处理领域。本发明特征为：以廉价易得的水稻秸秆为原料，水洗、烘干、粉碎、筛分。先经酸性双氧水溶液预处理，采用水浴加热搅拌方式反应，过滤、水洗至中性，烘干。然后将预处理后的秸秆以磷酸或磷酸氢二钠为改性剂，加热搅拌反应，反应结束后过滤、水洗至中性，烘干，制得所需的重金属离子吸附剂。该发明具有制备方法简单、成本低、无二次污染等特点。

说明书

技术领域：

本发明涉及一种高效吸附废水中重金属离子的生物质吸附剂制备方法，用于处理低浓度 重金属废水，属于材料制备、废水处理领域。

背景技术：

水体重金属污染已成为日益严峻的环境污染问题，2015年4月国家出台了水污染防治行 动计划，要求狠抓水污染防治工作。目前重金属废水处理方法主要有化学沉淀法、物理法、 吸附和离子交换等方法。化学沉淀法和物理法存在处理成本高、效果不稳定等问题。吸附和 离子交换吸附容量大、吸附速度快，但成本高、再生困难。

以农林废弃物为原料，经过改性得到一种新型廉价的吸附材料，具有来源广泛、廉价易 得等优点。中国专利CN102553539以花生壳为原料，用高锰酸钾为改性剂制备生物质吸附剂 吸附镉离子。中国专利CN20100301107.1用天然柿子粉为原料，在酸性条件下与丙酮交联缩 合形成生物质吸附剂吸附重金属离子。目前，这类生物质吸附剂存在吸附容量较低、原料成 本较高、制备过程中存在二次污染等问题。

发明内容：

本发明的目的是充分利用农林废弃物，制备一种高效吸附废水中重金属离子的生物质吸 附剂，去除废水中的重金属离子。本发明所采用原料为水稻秸秆，廉价易得、来源广泛，且 制备方法简单，成本低，无二次污染。

本发明的具体技术方案，包括以下步骤：

取水稻秸秆，用蒸馏水冲洗干净，烘干至恒重，采用振动粉碎机粉碎，依次过30目、60 目、100目和200目筛备用。

将一定粒度范围的秸秆与酸性双氧水溶液混合，硫酸浓度为0.1％(v/v)-1％(v/v)，双氧水 浓度为0.5％(v/v)-5％(v/v)，秸秆加入量为5-25g/L，然后采用水浴加热搅拌方式反应，加热温 度为25℃-90℃，反应时间为0.5h-5h，反应结束后过滤，反复用蒸馏水冲洗，直至中性，置 于烘箱中在65℃下烘干24h。

再取一定量氧化后的秸秆置于磷酸或磷酸氢二钠溶液中，磷酸浓度为0.1g/L-1g/L，磷酸 氢二钠溶液浓度为2-20g/L，秸秆加入量为5-25g/L，然后置于水浴锅中，反应温度为25℃-90℃， 反应时间为0.5h-5h，反应结束后过滤，用蒸馏水反复冲洗至中性，在65℃下烘干备用。

本发明具有以下优点：

(1)选择改性剂双氧水和磷酸或磷酸氢二钠无毒无害，不会造成二次污染。

(2)选择的生产原料-秸秆广泛易得，目前大部分作为一种闲置资源。

(3)改性生物质吸附剂生产成本低，饱和吸附容量大。

具体实施方式：

实施例1：

取自江西省乐平市水稻秸秆，冲洗干净后在65℃下烘干至恒重，粉碎，过筛，取30-60 目的秸秆进行试验。

将一定量的秸秆与硫酸浓度为0.1％(v/v)，双氧水浓度为2.5％(v/v)的溶液混合，秸秆加入 量为20g/L，将混合溶液置于60℃水浴锅中加热搅拌，充分反应1h后过滤，反复冲洗，直至 中性，烘干24h。取一定量反应后秸秆与10g/L磷酸氢二钠溶液混合，秸秆加入量为20g/L， 置于恒温振荡摇床上，在25℃反应2h，然后将混合液过滤，用蒸馏水反复冲洗至中性，在 65℃下烘干备用。

将制备好的改性吸附剂与配制的含镉或铜离子的溶液混合，含镉溶液中Cd²⁺浓度为 100mg/L，pH值为5.68，含铜溶液中Cu²⁺浓度为100mg/L，pH值为5.44，吸附剂加入量为 10g/L，吸附2h后，过滤，用蒸馏水冲洗，测试水溶液中Cd²⁺、Cu²⁺的浓度，得到吸附剂对 Cd²⁺、Cu²⁺的吸附率分别为77.6％、58.9％。

实施例2

取自江西省乐平市水稻秸秆，用水冲洗干净后在65℃下烘干至恒重，粉碎，过筛，选择 100目-200目秸秆进行试验。

将一定量秸秆与硫酸浓度为0.1％(v/v)，双氧水浓度为1.5％(v/v)的溶液混合，秸秆的加入 量为20g/L，在60℃水浴锅中加热搅拌，充分反应1h后过滤，反复冲洗直至中性，烘干样品。 取一定量处理后的秸秆置于0.5g/L磷酸溶液中，秸秆加入量为20g/L，然后置于水浴锅中在 60℃反应1h后过滤，用蒸馏水反复冲洗至中性，烘干备用。

将制备好的改性吸附剂与配制的含镉或铜离子的溶液混合，含镉溶液中Cd²⁺浓度为 100mg/L，pH值为5.68，含铜溶液中Cu²⁺浓度为100mg/L，pH值为5.44，吸附剂加入量为 10g/L，吸附2h后，过滤，用蒸馏水冲洗，测试水溶液中Cd²⁺、Cu²⁺的浓度，得到吸附剂对 Cd²⁺、Cu²⁺的吸附率分别为79.9％、71.9％。

实施例3

取自江西省乐平市水稻秸秆，用水冲洗干净，烘干至恒重，采用振动粉碎机粉碎，选择 30目-60目的秸秆进行试验。将一定量秸秆与硫酸浓度为0.1％(v/v)，双氧水浓度为2％(v/v) 的溶液混合，秸秆加入量为20g/L在60℃水浴锅中加热搅拌，充分反应1h后过滤，反复冲洗 直至中性，烘干。取一定量氧化处理后的秸秆与15g/L磷酸氢二钠溶液混合，秸秆加入量为 20g/L，置于水浴锅中在40℃反应2h，过滤，用蒸馏水反复冲洗至中性，烘干备用。

取某铜矿山酸性水库积液池废水，废水含Cu²⁺18.962mg/L，基本不含Cd²⁺，pH值为3.10， 将制备好的吸附剂加入该废水中，加入量为10g/L，吸附1h后过滤，洗涤，经测试Cu²⁺吸附 率为81.36％。