[發明專利]用于脫除廢水中重金屬的炭基材料吸附劑及制法和應用

無效

• 申請號: 201210436782.4
• 申請日: 2012-11-06
• 公開（公告）號: CN102941065A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 黃張根;仲凱凱;韓小金;張曉航;張昌鳴
• 申請（專利權）人: 中國科學院山西煤炭化學研究所
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/62
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 劉寶賢

技術領域

本發明屬于一種用于脫除廢水中重金屬的炭基材料吸附劑及制備方法和應用，具體涉及一種用于脫除廢水中重金屬的炭基材料吸附劑及制備方法和應用。

背景技術

近年來隨著工業的迅猛發展，水污染問題逐漸成為社會各界關注的焦點。工業廢水中含有大量的重金屬離子，直接排入水域后，通過食物鏈的富集，對生命健康等造成不可逆轉的傷害。目前重金屬廢水的處理方法有多種，炭基材料吸附法以其操作簡單、處理高效等優勢，在這一領域的應用最為廣泛。然而，該方法雖簡單高效，但須消耗大量的炭基材料，使得污水處理的經濟成本巨大。我國是世界上活性炭年生產量最大的國家，其中35%以上被用于污水處理。表面改性是改善炭基材料吸附性能的有效方法，目前國內外對炭基材料表面改性的傳統方法是將其進行硝酸氧化處理，然而這一改性方法存在著明顯的缺點：處理過程復雜、硝酸氧化炭的反應生成NO和NO₂，造成二次污染，且處理過程本身所需要的成本較高。為降低重金屬廢水的處理成本，尋找一種制備過程簡單、成本較低且不會造成二次污染的新型水處理劑是很有必要的。經檢索，未發現檸檬酸鈉擔載的炭基材料用于脫除廢水中重金屬離子的文獻報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備過程簡單、不會造成二次污染且能夠高效脫除廢水中重金屬的炭基材料吸附劑及制法和應用。

本發明的炭基材料吸附劑是由炭基材料和檸檬酸鈉改性組分組成，其重量百分比組成為：炭基材料98.2-99.8%，檸檬酸鈉0.2-1.8%，其中炭基材料的比表面積為800-1200m²/g、總孔容為0.5-0.7cm³/g、平均孔徑為和2-4nm。

本發明的制備方法如下：

（1）將市售炭基材料研磨或剪切，篩分，取粒徑范圍在30-60目的炭基材料，用去離子水沖洗，干燥得到炭基材料載體；

（2）將檸檬酸鈉配制成溶液，采用等體積法浸漬步驟（1）制得的炭基材料載體，然后用去離子水洗滌至中性，100-120℃下干燥12-24h得到炭基材料吸附劑。

本發明的炭基材料吸附劑的應用方法是將該炭基材料吸附劑裝入吸附池中，含重金屬廢水成批通入反應池，溫度控制在20-40℃左右，攪拌速率為100-200rpm，吸附時間1.5-3h。重金屬的脫除率可達70-98%。

如上所述的市售炭基材料為活性炭、活性焦或活性炭纖維，其中活性炭包括煤基活性炭或椰殼活性炭，比表面積為800-1200m²/g、總孔容為0.5-0.7cm³/g、平均孔徑為2-4nm。

如上所述的重金屬為Cu²⁺或Pb²⁺。

本發明具有如下優點：

1.?對重金屬離子的脫除率高。

2.?制備過程簡單，成本低，且不會造成二次污染。

3.?可用于工業廢水的深度處理，尤其適用于冶金、電鍍和電池制造等工業廢水的處理。

具體實施方式

實施例1：??

1．?制備炭基材料載體

將市售煤基活性炭（比表面積為800-1000m²/g、總孔容為0.5-0.6cm³/g、平均孔徑為和2-3nm）研磨，篩分，取粒徑范圍在30-60目的顆?；钚蕴?，用去離子水沖洗，干燥。

2．?制備炭基材料吸附劑及應用

配制質量分數為5%的檸檬酸鈉溶液，采用等體積法浸漬上述炭基材料載體，攪拌0.5h，室溫靜置1d，沖洗，100℃干燥12h，得到檸檬酸鈉含量為0.2%（重量百分比）的炭基材料吸附劑。

取0.6g該炭基材料吸附劑放入吸附池（容積為250ml）中，加入Cu²⁺濃度為100ppm的模擬廢水100ml，控制溫度在20℃，振蕩速率為100rpm，吸附2h后過濾，取上清液使用原子吸收分光光度計測定濾液中的Cu²⁺的濃度。在該操作條件下Cu²⁺的脫除率可達76.1%。

實施例2：