[發明專利]一種去除廢水中鉛離子的麥秸稈改性材料的制備方法

有效

• 申請號: 201310366732.8
• 申請日: 2013-08-21
• 公開（公告）號: CN103433011A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 藍碧健
• 申請（專利權）人: 太倉碧奇新材料研發有限公司
• 主分類號: B01J20/30
• 分類號: B01J20/30;B01J20/24;C02F1/28;C02F1/62
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明屬于水處理材料技術領域，具體涉及一種去除廢水中鉛離子的麥秸稈改性材料的制備方法。

背景技術

含鉛廢水來自各種電池車間、選礦廠、石油化工廠等。電池工業是含鉛廢水的最主要來源，每生產1個電池至少造成鉛流失4.54mg，其次是石油工業生產汽油添加劑。盡管鉛不如銅、鎘常見，但它卻是廢水中的普通組分，尤其是電池廠在生產過程中產生大量含鉛廢水，廢水中鉛含量超出國家標準百倍，對地下水源構成很大威脅，如果不進行處理而任意排放，必然給環境與社會帶來極大的危害。目前含鉛廢水的處理工藝，應用較多、較成熟可靠的技術有：離子交換法、沉淀法、吸附法等。其中吸附法是利用吸附劑特殊的物理化學性質，如較高的表面活性、較大的比表面積、特殊的微孔結構等。常用的吸附劑有改性膨潤土、粉煤灰、沸石、陶土、活性炭等。吸附法工藝具有除鉛效率高、成本適中的特點，因此具有良好的使用前景，特別是對一些吸附劑的改性之后處理效果更加可觀。

將麥秸稈用于含鉛廢水的處理，主要有以下幾種方法（Bioresource6(2)(2011)2161-2287；Bioresource?Technology104(2012)807–809）：（1）將麥秸稈粉碎，與膨潤土等混合，制成顆粒狀水處理復合材料，這種方法成本低，但鉛離子吸附能力低，吸附飽和后不能循環再利用，造成固體廢棄物二次污染；（2）將麥秸稈粉碎，用酸或堿對秸稈進行處理，破壞秸稈表面的二氧化硅層及蠟狀物，提高秸稈的比表面積，從而提高秸稈的鉛離子吸附能力，這種方法的缺點在于酸或堿處理工藝帶來環境污染，廢水分離凈化不易，鉛離子吸附能力未達到商用化水平；（3）將麥秸稈粉碎，用酒石酸、檸檬酸等有機酸對秸稈進行改性（Bioresource?Technology99(2008)6709–6724），在秸稈表面嫁接羧基，通過羧基對鉛離子的化學吸附，大幅度提高秸稈對鉛離子的吸附能力，通常能達到100～200毫克（鉛離子）/克（麥秸稈），從而極大降低了含鉛廢水的處理成本，這種方法的缺點在于有機酸處理效率較低，酸與秸稈的重量比為0.5～1，過量的酸破壞秸稈的結構，生成大量有機殘渣，同樣增加了環境壓力。

本發明的創新性在于：（1）率先對麥秸稈進行纖維素酶處理，提高了麥秸稈的比表面積，酶處理后的溶液的主要成分是多糖，是經濟價值較高的工業原料，是環境友好型工藝；（2）改性試劑為甲殼素，是一種天然有機物，所制備的麥秸稈改性材料綠色、天然，可用于飲用水的凈化，從而擴展了麥秸稈改性材料的應用領域；（3）制備的麥秸稈改性材料對鉛離子的吸附量達820mg/g，即每克麥秸稈可吸附820mg的鉛離子，是常規麥秸稈改性材料的5～8倍；（4）將吸附鉛離子的麥秸稈改性材料用稀醋酸解吸附，再進行“吸附-解吸附”工藝，可反復循環使用10次，進一步降低了麥秸稈改性材料的使用成本。

發明內容

本發明屬于水處理材料領域，涉及一種去除廢水中鉛離子的麥秸稈改性材料的制備方法。本發明提出的制備方法是將麥秸稈改性，具體工藝包括麥秸稈洗凈、粉碎、纖維素酶處理以及甲殼素改性等。本發明制備的麥秸稈改性材料具有以下優點：（1）不涉及化學改性，工藝過程綠色、環保；（2）制備的麥秸稈改性材料純天然，可降解；（3）對廢水溶液中鉛離子的吸附能力強，每克麥秸稈改性材料可吸附820mg的鉛離子，是常規化學改性麥秸稈材料的5～8倍。本發明制備的麥秸稈改性材料既可用于水處理廠含鉛離子廢水處理，也可用于家用凈水器，市場前景廣闊。

本發明提出的去除廢水中鉛離子的麥秸稈改性材料的制備方法，其特征在于：

1）清潔麥秸稈：將麥秸稈漂洗、烘干；

2）麥秸稈粉碎：將清潔后的麥秸稈置于粉碎機中，粉碎成粒徑為20～100目的顆粒；

3）纖維素酶處理：將粉碎后的麥秸稈置于纖維素酶溶液中1～3小時，取出，用去離子水洗凈，干燥，得酶處理的麥秸稈。其中纖維素酶的活力為1000U/g，纖維素酶溶液的溶質為去離子水，質量濃度為1%～5%，每克麥秸稈施入纖維素酶按活力計為1～50U/g；

4）甲殼素改性：將酶處理的麥秸稈置于甲殼素溶液中10～30分鐘，取出，置于干燥箱中，于60～80℃干燥3～6小時，冷卻，用去離子水洗凈，干燥，得麥秸稈改性材料。其中，甲殼素溶液的溶劑為去離子水、甲醇、乙醇、異丙醇、四氫呋喃之一種，質量濃度為0.1%～5%。