[發明專利]污染水體重金屬的吸附材料的制備方法及其處理方法

有效

• 申請號: 201310288844.6
• 申請日: 2013-07-10
• 公開（公告）號: CN103447005A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 鄭劉春;孟佩佩;方戰強;羅曉西
• 申請（專利權）人: 華南師范大學;廣東省婦幼保健院
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 譚英強

技術領域

本發明屬于植物化學和吸附科學領域，特別涉及污染水體重金屬的吸附材料的制備方法及其處理方法。

背景技術

我國是一個農業大國，每年產出的農業廢棄物量是巨大的，而玉米秸稈在眾多農業廢棄物種類中占有量非常突出。然而，除了部分玉米秸稈或轉化成乙醇、或堆肥還田、或用作飼料和食用菌基料、或提取木糖醇等之外，還有相當一部分的玉米秸稈是直接燒掉的，而且由于各地區發展的不均衡，被燒掉的玉米秸稈所占的比例可能更高，不但利用率極低，浪費資源，而且還污染環境，破壞生態平衡。如果能把直接燒掉的這部分玉米秸稈制備成可以吸附水體重金屬離子的吸附劑，既可以充分利用豐富的玉米秸稈資源，提高其產品附加值，又可以有效地去除水體重金屬污染物，有效地保護了環境生態。

玉米秸稈數量巨大，價格低廉、具有可再生循環、再生周期短、可生物降解、環境友好和綠色能源等眾多優點，而且秸稈結構中的孔隙度高、比表面積大，容易與重金屬鎘離子等發生物理吸附；與此同時，秸稈自身含有一些活性物質，例如單寧、黃酮醇以及果膠質等，可與鎘離子間發生相應的化學吸附。盡管玉米秸稈已經具有一定的重金屬離子吸附能力，但是其活性組份的含量低，吸附能力仍然不盡如人意。這是因為玉米秸稈最主要的組份-纖維素，在纖維素大分子間，纖維素和水分子間，以及纖維素大分子內部都可以形成氫鍵，氫鍵的作用使得纖維素上具有吸附功能的羥基（-OH）被束縛起來，所以未經改性的纖維素組份的吸附能力也是很低的，必須通過必要的化學改性來提高其吸附性能。

本發明直接以玉米秸稈作為原料，探索一種有效的改性方法，使之成為性能良好的吸附材料，達到有效去除重金屬離子的目的，并深入研究其吸附性能與結構特征，以期對玉米秸稈的有效利用提供新的途徑。

發明內容

本發明的目的在于提供一種污染水體重金屬的吸附材料的制備方法及其處理方法。

本發明所采取的技術方案是：

污染水體重金屬吸附材料的制備方法，包括以下步驟：

1)將玉米秸稈洗凈、干燥、粉碎、過篩后，浸入質量濃度為1～10%的氫氧化鈉水溶液或氫氧化鉀水溶液中反應60～120分鐘，玉米秸稈與氫氧化鈉水溶液或氫氧化鉀水溶液的固液比為1～100g/ml；

2)然后加入質量濃度為85～95%的環氧氯丙烷水溶液，玉米秸稈與環氧氯丙烷水溶液的固液比為1～100g/ml，反應12～24小時后，抽濾，得固體樣品a；

3)將固體樣品a浸入質量濃度為1～15%的氫氧化鈉水溶液或氫氧化鉀水溶液，再加入質量濃度為85～95%的二硫化碳水溶液，固體樣品a與氫氧化鈉水溶液或氫氧化鉀水溶液、二硫化碳水溶液的固液比均為1～100g/ml，繼續反應30～60分鐘，抽濾，得固體樣品b；

4)將固體樣品b浸入質量濃度為5～15%的硫酸鎂水溶液，固體樣品b與硫酸鎂水溶液的固液比為1～100g/ml，繼續反應10～20分鐘，抽濾，洗滌至中性，得固體樣品c；

5)將固體樣品c烘干，即得到污染水體重金屬吸附材料。

優選的，步驟1）中，過篩尺寸為20～80目。

優選的，所述固液比為10～20g/ml。

優選的，步驟3）中，加入二硫化碳水溶液后，輔以微波處理，反應時間為10～20分鐘。

優選的，步驟4）中，硫酸鎂水溶液的質量濃度為5%。

優選的，步驟4）中，洗滌液為硫酸鎂和乙醇的混合液，其中硫酸鎂的質量濃度為5%，乙醇的純度為95～100v/v%。

優選的，步驟4）中，抽濾后，洗滌至pH7.0～7.5。

優選的，步驟5）中，將固體樣品c在50～60℃烘干。

污染水體重金屬的處理方法，步驟如下：向污染水體中投加吸附材料，使其濃度為0.5～25g/L，調pH至3.0～7.0，進行吸附處理；所用吸附材料由上述方法制備。

優選的，在120～180rpm條件下進行吸附處理，處理時間為6小時以上。

本發明的有益效果是：

本發明充分利用農業廢棄物玉米秸稈，通過黃原酸鹽改性處理后作為污染水體包括鎘離子在內的重金屬的吸附材料，可取得良好的吸附效果。

將本發明方法制備的吸附材料用于處理重金屬污染水體，適宜條件為中性及酸性的水體環境，pH為7.0時處理效果最好。

本發明方法制備的吸附材料可用于處理重金屬鎘離子濃度在100mg/L以下的污染水體，鎘離子的去除率高達96%，且投加量較少的情況下也能達到很好的吸附效果。

附圖說明