[發(fā)明專利]基于吸附鉛離子的改性竹炭制備及其應(yīng)用方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610008189.8
• 申請日: 2016-01-07
• 公開（公告）號: CN105642242A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡萃;馮桂龍;鄒小明;肖小雨
• 申請（專利權(quán)）人: 井岡山大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/62
• 代理公司: 南昌洪達專利事務(wù)所 36111
• 代理人: 劉凌峰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于污水處理的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于吸附鉛離子的改性竹炭制 備及其應(yīng)用方法。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)化進程的加快，多種行業(yè)如：鋼鐵和有色金屬的采礦和冶煉行業(yè)、電鍍行 業(yè)、鉛蓄電池生產(chǎn)行業(yè)等都會向環(huán)境中排放大量重金屬廢水。而環(huán)境中重金屬離子不僅會 對水生生物構(gòu)成威脅，而且它可以通過水生生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈與食物網(wǎng)的富集作用，從而 累積到較高的濃度，并最終對人類的生命和健康造成直接或間接的危害。同時，重金屬性質(zhì) 穩(wěn)定，不易被生物降解，因此，含重金屬廢水的處理尤其是鉛的去除具有重要意義，受到了 廣泛關(guān)注。

目前，國內(nèi)外重金屬離子廢水處理方法主要有：1）化學法，包括中和沉淀法、硫化 物沉淀法、電化學處理法和高分子重金屬捕集劑法等；2）物理法，包括溶劑萃取法、離子交 換法、蒸發(fā)凝固法、膜分離法、吸附法等；3）生物絮凝法和植物修復法。在這些處理方法中， 化學法處理成本高，容易引起水體的二次污染，生物絮凝法和植物修復法的研究大多處于 實驗室研究階段，吸附法由于具有操作簡單、處理容量大、重金屬離子可以回收利用、吸附 劑可循環(huán)使用等優(yōu)點，受到廣泛關(guān)注；尤其在重金屬離子濃度較低時，重金屬離子的的去除 率和吸附效果非常好，所以，吸附法對于低濃度的重金屬離子去除擁有廣闊的應(yīng)用前景。吸 附法中起主要作用的是吸附劑。目前應(yīng)用最多的吸附劑是活性炭，活性炭因含有大量孔隙 結(jié)構(gòu)，同時活性炭具有較大的比表面積，能夠大大增加金屬離子和吸附劑的接觸，所以能有 效地去除廢水中的重金屬離子和有機污染物。但高質(zhì)量的活性炭價格昂貴，而且再生效率 較低，這些不足限制了其大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。近二十年來，研究人員逐漸開發(fā)出多種成本低 廉的重金屬離子吸附劑取代活性炭，如沸石、高嶺石、褐煤、工業(yè)廢料以及天然植物材料秸 稈、花生殼、樹葉、泥沙對重金屬的吸附效果。

我國有著豐富的竹資源，竹林面積約484萬公頃，每年竹材的種植面積約12.6萬公 頃。現(xiàn)階段，竹子多用于竹制品加工并產(chǎn)生大量的竹加工廢棄物。為使竹材下腳料等廢物的 再利用，人們將竹材加工的下腳料高溫熱解制成竹炭。竹炭具有比表面積大、成本低廉，具 有作為吸附劑材料的潛力。同時研究人員對固體廢棄物改性以增強其吸附效果，如馮寧川 對橘子皮進行化學改性用于吸附Cu²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺、Cd²⁺；翁益明采用乙二醛偶聯(lián)作用制 備竹炭—殼聚糖復合吸附劑并用于處理生活污水，對其中濁度、CODcr和氨氮具有較明顯 的處理效果。因此開展固體廢棄物及其改性材料的制備及應(yīng)用研究有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有吸附劑價格昂貴、廢棄后不妥善處理容易引 起二次污染而提供一種效果穩(wěn)定和成本低廉的可應(yīng)用于重金屬吸附的竹炭改性方法，制備 改性竹炭得到新型的吸附劑。同時為竹加工廢棄物的資源化提供一條新途徑。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

將竹炭加入到殼聚糖的乙酸溶液中，采用海藻酸鈉將殼聚糖與竹炭粘結(jié)在一起，經(jīng)過 充分混合后，將竹炭-海藻酸鈉-殼聚糖復合物烘干、破碎、過篩后，制備成改性竹炭，具體采 用以下步驟：

1）準備竹炭：破碎市售竹炭并經(jīng)過200目篩網(wǎng)，篩選得到粒徑小于200目的竹炭，采用蒸 餾水多次清洗，并于70℃下烘干；

2）殼聚糖溶液的制備：配制質(zhì)量分數(shù)1%的乙酸溶液100mL，向其中添加9g殼聚糖，使其 完全溶解；

3）竹炭-殼聚糖溶液的制備：按照殼聚糖與竹炭的重量比為1:9，將1）制備的竹炭加入 到2）溶液中，混合均勻。

4）海藻酸鈉水溶液的制備：將海藻酸鈉溶于適量的蒸餾水中，攪拌均勻溶解配制 1%的海藻酸鈉水溶液250mL；

5）竹炭-海藻酸鈉-殼聚糖溶液的制備：將上述3）與4）溶液進行混合，并逐滴滴加1mol/ L鹽酸，直至pH=5;

6）干燥改性竹炭：將改性竹炭于70℃烘箱中烘干至恒重，粉碎，過篩制備成粒徑小于 200目（粒徑小于0.074mm)竹炭。

所述的竹炭的粒徑為200目以下。

所述的竹炭-殼聚糖溶液，在100mL1%乙酸溶解1g殼聚糖后添加9g竹炭制備成。

所述的海藻酸鈉水溶液是將海藻酸鈉配制成1%溶液250mL。