[發明專利]一種基于生物質材料的重金屬吸附劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201510061410.1
• 申請日: 2015-02-06
• 公開（公告）號: CN104667884B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 王尚軍;王瑄;林玲;陳海珍;趙寶艷
• 申請（專利權）人: 浙江紡織服裝職業技術學院
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/62
• 代理公司: 杭州豐禾專利事務所有限公司33214
• 代理人: 鄭黎明

技術領域

本發明涉及復合材料領域，具體涉及一種基于生物質材料的重金屬吸附劑及其制備方法。

背景技術

環境污染對人們的健康構成巨大威脅，特別是水體中的重金屬污染，常常造成災難性的后果。如六價鉻(Cr(VI))?，可抑制細胞內谷光甘肽還原酶，已被證明具有致癌性，所以對重金屬污染水源的治理成為當前迫在眉睫的問題，開發經濟、有效的重金屬治理方法也成為環保領域的一項重要內容。

現有較為成熟的重金屬污染處理技術可分為化學法和物理法。化學法普遍存在二次污染，有的還存在能耗高、造渣量大的問題，特別是對低濃度重金屬廢水處理效果不佳。物理法雖二次污染小、造渣量少，但處理成本相對較高，設備投入大。

而生物質吸附材料是近年來國內外發展起來的一種新型重金屬廢水處理材料，具有在低濃度下金屬離子可以被選擇性吸附、處理效率高、pH值和溫度條件范圍寬、能耗低、來源廣、成本低以及可有效地回收一些貴重金屬等優點。一些廢棄的生物質材料，如玉米芯、稻殼、花生殼、麥殼、甘蔗渣、果殼/皮等，可直接用作重金屬離子的吸附劑，不但成本低廉，而且減少了廢棄物可能造成的污染，如謝紅梅等比較了幾種生物質材料對Cr⁶⁺的吸附效果，吸附能力依次為花生殼、玉米芯、麥殼、玉米稈[謝紅梅,賀毅,許尊煉?等.農業有機廢棄物對廢水中Cr⁶⁺吸附效果的研究[J].云南農業大學學報：自然科學版.2010,25(2):?178-182.]。張慶芳等以花生殼吸附Cr⁶⁺，認為pH是影響吸附的最主要因素，而吸附劑用量、吸附溫度、吸附時間的影響相對較小。[張慶芳，楊國棟，孔秀琴?等.改性花生殼吸附水中Cr⁶⁺的研究[J].化學與生物工程:2008]。呂慧峰等研究了酸性甲醛改性花生殼對重金屬離子的吸附性能，發現改性使少量含有芳香環、羥基、羧基、C-O和C-O-C鍵的混合物被脫除，導致對Pb²⁺的吸附量明顯降低，而對Cr³⁺、Cu²⁺的影響相對較小?[呂慧峰，翟建平，李琴?等.酸性甲醛改性對花生殼吸附重金屬離子的影響[J].環境污染與防治，2007，29（11）：837-840.]。

早期開發的生物質材料對重金屬離子均表現出一定的吸附能力，但也普遍存在一些問題，如為了改性處理都要將生物質材料打碎成細粉狀，不但改性過程較為復雜，有些改性劑還可能造成二次污染，而且粉料吸附劑也給使用帶來很大的不便。最近申請公開的專利（公開號CN?104138748?A）“一種大幅提高廢棄生物質吸附重金屬的復合生物吸附劑及其制備方法”提出了一種將納米水合氧化鐵負載于農作物或木材廢棄物制成的顆粒表面從而得到生物吸附劑的方法，所用生物質顆粒粒徑為0.1-1.0mm，可將常見重金屬?Pb²⁺、?Cd²⁺、?Cu²⁺等濃度降低到安全控制標準以下。盡管改用粒狀原料大大提高了實用價值，但其處理過程仍較繁瑣，而且該方法對水污染中較為常見且危害嚴重的Cr⁶⁺吸附能力未提及，應用受到限制。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于生物質材料的重金屬吸附劑及其制備方法，以表面具有溝槽結構的藺草為基材，通過殼聚糖做粘結劑將活性炭微粒負載到藺草表面制成得到。

本發明通過以下技術方案實現：一種基于生物質材料的重金屬吸附劑，包括基材、粘結劑、活性炭微粒，所述基材為表面具有溝槽結構的藺草，所述粘結劑為殼聚糖，且所述藺草的表面負載有所述活性炭微粒，所述活性炭微粒負載到所述藺草表面上所制成的一種基于生物質材料的重金屬吸附劑大幅度提升了其對重金屬的吸附能力，在ph值1至6的范圍內對濃度100ppm的六價鉻，當重金屬吸附劑用量達到10g/L以上時，可實現99%以上的吸附率，而且使用后的金屬吸附劑經過2%的NaOH溶液再生，對Cr⁶⁺仍然具有良好的吸附能力。

作為優選，所述表面具有溝槽結構的藺草選自野生藺草或藺草加工業中廢棄的藺草，本發明所采用的基材使得成本大大降低，選用的藺草本身便具有較高的強度，十分易于制成顆粒狀的原料，使用很方便，而且不會造成二次污染，具有環境友好的特性。

一種基于生物質材料的重金屬吸附劑制備方法，其特征在于步驟如下：

步驟1、將烘干后的藺草截斷，得到長度2mm-5mm的藺草顆粒作為基材；