[發明專利]一種稻秸稈基鉻離子吸附材料的制備方法

有效

• 申請號: 201310366799.1
• 申請日: 2013-08-21
• 公開（公告）號: CN103432999A
• 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: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;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，具體涉及一種稻秸稈基鉻離子吸附材料的制備方法。

背景技術

電鍍、制革、化丁等行業每年產生大量含重金屬離子的廢水。由于重金屬離子不能自行分解，易聚集在生物體內，導致各種紊亂和疾病。鉻在環境中主要以Cr³⁺和Cr⁶⁺的形式存在，其中Cr⁶⁺的毒性很大，一般為Cr³⁺的100多倍，對皮膚有刺激性，能引起皮膚潰瘍，長期攝入則會引起肉瘤、扁平上皮癌、腺癌等疾病。對含重金屬離子的廢水，傳統的處理方法有化學沉淀法、薄膜過濾、離子交換法、蒸發回收法、吸附法和電解法等，但都因操作費用和原材料成本過高而受到限制。尋找廉價的廢水凈化材料，對廢水中重金屬離子進行有效處理，降低廢水的處理成本，提高凈化效率，已成為環境污染治理中亟待解決的問題。吸附是去除廢水中重金屬離子廣泛采用的技術，價廉、高效的吸附劑一直是廣大科研工作者研究的熱點。近年來，關于“廉價”吸附劑去除重金屬離子的研究很多?；钚蕴俊⒒ㄉ鷼ず偷竟葰さ绒r業廢料、粉煤灰、廢橡膠等工業廢料以及動物骨粉等均可用于去除重金屬離子。

將稻秸稈用于含鉻廢水的處理，主要有以下幾種方法：（1）將稻秸稈粉碎，經過高錳酸鉀氧化和乙二胺胺化兩步改性，制成水處理材料（高分子通報,2011,2,21-29.），由于使用高強度氧化劑以及腐蝕性的乙二胺，工藝過程不環保，加上改性后的稻秸稈對鉻離子的吸附能力與未改性相比，提高幅度不大，導致這種方法實用性不強；（2）將稻秸稈粉碎，利用酒石酸對稻秸稈進行化學改性(環境科學與技術,2009,32(10),78-82)，通過與其他農業廢料的對比，稻草秸稈顯示出了更高的鉻去除能力，可達到3.883mg/g，而利用酒石酸改性后的稻草秸稈更可進一步提高對鉻的吸附量，達到5.266mg/g，但與工業上常用的陰離子纖維素改性離子交換樹脂最大吸附容量為76.4mg/g相比，有很大差距。（3）將稻秸稈粉碎，用環氧氯丙烷、三甲胺對秸稈進行改性（Environmental?Technology,2013,34(1),7-14.），在秸稈表面嫁接三甲胺基氯化鹽，通過離子吸附和交換，提高秸稈的鉻離子吸附能力，能達到約20毫克（鉻離子）/克（稻秸稈），從而極大降低了含鉻廢水的處理成本，但與離子交換樹脂相比，僅達其最大吸附容量的26%。

本發明的創新性在于：（1）對稻秸稈進行超聲波處理，提高了稻秸稈的比表面積，避免使用NaOH或HCl等強酸/堿腐蝕，是環境友好型工藝；（2）改性試劑為水溶性淀粉，是一種天然有機物，所制備的稻秸稈改性材料綠色、天然，可用于飲用水的凈化，從而擴展了稻秸稈改性材料的應用領域；（3）制備的稻秸稈改性材料對鉻離子的吸附量達116mg/g，即每克稻秸稈可吸附116mg的鉻離子，是離子交換樹脂的1.5倍，是常規改性稻秸稈的5.8倍。（4）將吸附鉻離子的稻秸稈改性材料用稀氨水解吸附，再進行“吸附-解吸附”工藝，可反復循環使用8次，進一步降低了稻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，涉及一種稻秸稈基鉻離子吸附材料的制備方法。本發明提出的制備方法是將稻秸稈改性，具體工藝包括稻秸稈洗凈、粉碎、超聲波處理以及水溶性淀粉改性等。本發明制備的稻秸稈基鉻離子吸附材料具有以下優點：（1）不涉及強酸/堿腐蝕，工藝過程綠色、環保；（2）制備的稻秸稈基鉻離子吸附材料純天然，可降解；（3）對廢水溶液中鉻離子的吸附能力強，達116mg/g，即每克稻秸稈可吸附116mg的鉻離子，是離子交換樹脂的1.5倍，是常規改性稻秸稈的5.8倍。本發明制備的稻秸稈基鉻離子吸附材料既可用于水處理廠含鉻離子廢水處理，也可用于家用凈水裝置，市場前景廣闊。

本發明提出的稻秸稈基鉻離子吸附材料的制備方法，其特征在于：

1）清潔稻秸稈：將稻秸稈漂洗、烘干；

2）稻秸稈粉碎：將清潔后的稻秸稈置于粉碎機中，粉碎成粒徑為40～80目的顆粒；

3）超聲波處理：將粉碎后的稻秸稈與2%的乙酸溶液混合，稻秸稈與乙酸溶液的料/液比為1/10～1/4（重量(g)/體積(mL)），將上述混合物置于超聲波清洗機中，超聲波作用30～60分鐘，取出，過濾，用去離子水洗凈，干燥，得超聲波處理的稻秸稈。其中，超聲波的作用功率為200～1000W。