[發明專利]改性纖維球濾料去除農田灌溉水中低濃度重金屬鎘的方法

有效

• 申請號: 201610046853.8
• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN105709702B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 曾清如;周俊海;曹文靜
• 申請（專利權）人: 湖南農業大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;C02F1/28
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司43113
• 代理人: 何為

技術領域

本發明涉及一種改性纖維球濾料去除農業灌溉水中鎘的方法。

背景技術

我國是一個農業大國，搞好農業不僅關系到解決十幾億人口的吃飯問題，而且關系到整個國民經濟和社會的發展。但是我國的基本國情是人多地少，水資源短缺，降雨時空分布不均，水旱災害頻繁，這就決定了農業灌溉水對于我國農業生產的特殊意義。本發明目的是監測研究不同疑似重金屬污染的灌溉水源，研究開發農田灌溉水中重金屬的凈化、攔截的裝備、裝置與物化產品及技術，探明凈化、攔截的機理與影響因素。

目前國內外治理農業灌溉水中的鎘離子常用的方法有吸附法、混凝法、離子交換法、沉淀法、電滲析和反滲透法等，其中吸附法具有穩定性強，操作簡單，去除效果好，無二次污染等特點，滿足經濟又實用的要求。常用的吸附材料如活性炭、骨碳、活性氧化鋁等成本都較高，吸附容量低，這限制它們大范圍使用。改性纖維球濾料具有獨特的層狀結構使其成為一種很好的陰離子吸附劑，且其成本低廉，吸附容量高，不會造成二次污染。但目前國內外對改性纖維球濾料對農業灌溉水中重金屬鎘去除研究尚且不足。

本發明的改性纖維球濾料在去除農業灌溉水中可懸浮物的基礎上，通過高錳酸鉀改性去除水中離子態的重金屬鎘，通過實驗結果分析。其結果顯示其吸附容量大，去除效果明顯，在自然環境中難被破壞，是一種新型的環保型材料。

發明內容

本發明的目的是提供一種改性纖維球濾料去除農田灌溉水中低濃度重金屬鎘的方法。

本發明提供的改性纖維球濾料去除農田灌溉水中低濃度重金屬鎘的方法包括步驟為：

1)高錳酸鉀溶液的配置：在1L去離子水中加入5g高錳酸鉀粉末，配置濃度為5g/L的高錳酸鉀溶液。

2)將20g纖維球濾料投加入1L高錳酸鉀溶液中，在常溫環境下以磁力攪拌器攪拌改性24h，取出后用去離子水清洗三到四次，放入烘箱中以50℃恒溫烘1～2d至恒重，取出后密封保存，獲得其改性材料。

3)取2g吸附材料放入100mL質量濃度為5、10、20、50、100ppb，pH＝7鎘溶液中，于振蕩器中振蕩24h，離心，過濾。

4)取2g吸附材料放入用NaOH溶液和HCl溶液將pH調節至3、5、7、9、11的100mL質量濃度為50ppb的鎘溶液中，于溫振蕩器中振蕩24h，離心，過濾。

5)取2g吸附材料放入100mL質量濃度為50ppb鎘溶液中，于振蕩器中振蕩24h，于15min、30min、1h、2h、4h、6h、12h、24h定時取樣，離心，過濾。

本發明將纖維球濾料完全浸泡入5g/L的高錳酸鉀溶液中，固液比例為每1L溶液中投入20g纖維球濾料，在常溫環境下以磁力攪拌器攪拌改性24h，取出后用去離子水清洗三到四次，放入烘箱中以50℃恒溫烘1～2d至恒重，取出后密封保存。獲得了一種對低濃度Cd具有吸附的纖維材料。本發明的改性纖維球材料對農業灌溉水中的鎘具有良好的吸附效果，是較為理想的吸附鎘的材料，其吸附容量大，去除效果明顯。是一種新型的環保型材料，可以為治理水環境污染提供一定理論參考。

具體實施方式

實例一：取2g吸附材料放入100mL質量濃度為5、10、20、50、100ppb，pH＝7鎘溶液中，于振蕩器中振蕩24h，離心，過濾；經測定得知，在濃度為5-50ppb的范圍內，隨著鎘初始濃度的增加，改性纖維球濾料對Cd的吸附效率為100％，在濃度為50-100ppb的范圍內，隨著鎘初始濃度的增加，吸附材料達到飽和，吸附效率逐步降低至55.4％。

實例二：取2g吸附材料放入用NaOH溶液和HCl溶液將pH調節至3、5、7、9、11的100mL質量濃度為50ppb的鎘溶液中，于溫振蕩器中振蕩24h，離心，過濾。經測定得知，改性纖維球濾料在pH為3時的吸附率為43.7％，在pH為11時的吸附率為79.7％，在pH為7時效果最佳達到100％。

實例三：取2g吸附材料放入100mL質量濃度為50ppb鎘溶液中，于振蕩器中振蕩24h，于15min、30min、1h、2h、4h、6h、12h、24h定時取樣，離心，過濾。經測定得知，在12h時，對鎘的去除率達到100％。

本發明將纖維球濾料完全浸泡入5g/L的高錳酸鉀溶液中，固液比例為每1L溶液中投入20g纖維球濾料，在常溫環境下以磁力攪拌器攪拌改性24h，取出后用去離子水清洗三到四次，放入烘箱中以50℃恒溫烘1～2d至恒重，取出后密封保存。獲得了一種對低濃度Cd具有吸附的纖維材料。本發明的改性纖維球材料對農業灌溉水中的鎘具有良好的吸附效果，是較為理想的吸附鎘的材料，其吸附容量大，去除效果明顯，在自然環境下難被破壞。是一種新型的環保型材料，可以為治理水環境污染提供一定理論參考。