[發明專利]一種天然生物質吸附劑及其制備方法及應用

在審

• 申請號: 201710163291.X
• 申請日: 2017-03-19
• 公開（公告）號: CN106732438A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 李銀輝;和鑫;劉傳銘;任艷梅;郝雪梅;曹琪盼;陳建新
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙)12210
• 代理人: 趙鳳英

技術領域

本發明涉及一種高效天然生物質花生殼吸附劑、制備方法及應用，具體是利用堿性溶液對天然生物質花生殼進行水熱處理，然后洗滌、干燥，將所得產品用于水環境污染中有機污水和重金屬離子污水的治理，最終實現農林廢棄物資源化利用，以廢治廢、變廢為寶，達到節能減排的目的。

背景技術

我國是農業大國，工業發展相對比較落后，為了提高人們的生活水平和促進國民經濟的發展，國家大力發展工農業，因此，在發展過程中由于大量使用劇毒農藥和工業污水的肆意排放，從而造成難降解有機物和重金屬離子對環境的嚴重污染。劇毒農藥和工農業污水具有高度危害性和難治理性。不僅對水環境中的生物健康造成危害，同時，對人類的健康也構成嚴重威脅，如何治理有機污染物和重金屬離子的污染成為當前水環境污染控制的難題。目前，治理水體中有機污染物和重金屬離子污染的方法主要有吸附法、光催化氧化法、絮凝沉淀法等，其中，吸附法具有占地面積小、合成工藝簡單，操作方便、成本低、沒有二次污染，吸附劑可重復使用等優點。因此，制備高效吸附材料作為有機污染物和重金屬離子污水的吸附劑，用來處理水環境中的有機污染物和重金屬離子污水保障人們的生活健康和國民經濟的良好發展已經成為國民經濟可持續發展的有效途徑。

生物質通常指利用大氣、水、大地，通過光合作用而產生的各種有機體(主要由C、H和O元素組成)。包括一些植物、動物和微生物，這些植物、動物及微生物等生命體衍生出的含C、H和O三種元素構成的有機高分子物質，又被稱為生物質材料，例如：CO₂通過光合作用產生的淀粉、纖維素、半纖維素等可再生資源都屬于生物質材料。生物質材料具有來源廣泛、儲量豐富、無二次污染、節約能源等優點被用于吸附水體中的污染物。這種材料又被稱為生物質吸附材料。

花生殼是一種含有大量纖維素、木質素和半纖維素的天然生物質，對染料分子、重金屬離子、甲醛、抗生素、有害氣體分子等具有良好的吸附性能。專利CN201410205188.3采用花生殼和其他天然材料例如鋸末、麥稈、絲瓜絡、稻谷殼等復配，制備了天然材料吸附劑，然后將其用于污水的治理，效果良好；專利CN201210006309.2采用花生殼、環氧氯丙烷、三乙烯四胺和N,N-二甲基甲酰胺為原料制備了改性花生殼陽離子型吸附劑，將其用于吸附水體中Cr(Ⅵ)，吸附效果明顯，吸附率均達到90％以上；專利CN201210544807.2采用硅酸鈉水溶液、N,N-二甲基甲酰胺、單乙醇胺、硫化鈉和強堿對花生殼進行化學改性制備了高比表面積、結構豐富的花生殼，將其用于機油濾清器，大大降低了汽車尾氣有害物質的排放；專利CN201310187454.X將花生殼制備成活性炭，并擠壓成型，這種花生殼活性炭對花生油中的毒素具有良好的去除效果；專利CN201611116380.0采用花生殼、硅藻土、木質素磺酸鈉、氯化羥鋁、半胱氨酸和沒藥甾酮制備了用于吸附重金屬離子的吸附材料。盡管關于天然生物質花生殼吸附材料的研究很多，但仍有一些問題限制了花生殼吸附材料的工業應用。例如(1)花生殼的改性需要用到有機溶劑，在制備過程中會產生污染；(2)花生殼改性制備步驟繁瑣，工藝復雜；(3)花生殼高溫碳化耗費大量熱量；(4)如何進一步提高花生殼對污染物的吸附容量等。面對目前花生殼吸附材料制備和應用中的不足，本發明利用簡單的水熱合成技術制備了一種高效花生殼吸附材料。

利用花生殼吸附材料用于處理水中的污染物具有重要的現實意義，同時，可望在水環境污染控制和環境保護領域具有潛在的應用價值。因此，發明一種高效天然生物質花生殼吸附劑、制備方法及應用在水處理方面顯得極其重要。

發明內容

本發明的目的針對當前技術中存在的不足，提供一種天然生物質吸附劑及其制備方法及應用。該天然生物質吸附劑以花生殼為原料，通過堿性溶液，聯合水熱碳化反應，將花生殼中吸附性能好的組成同其他雜質分離開來，得到了天然生物質吸附劑。本發明克服了當前技術中花生殼改性需要用到的有機溶劑、工藝復雜、吸附容量低的不足，此外，本發明所制備的花生殼吸附材料能較好的懸浮在水體中，將其用于水體中污染物的吸附、吸附效果好，吸附完畢，能夠在短時間內沉降，在吸附材料回收過程中大大節約能耗。

本發明的技術方案為：

一種天然生物質吸附劑，由以下方法制得，包括以下步驟：

(1)花生殼粉末的制備：將收集的花生殼清洗后干燥，然后粉碎、過篩，得到粒徑為0.06～0.1mm的花生殼粉末；

(2)將可溶性氫氧化物溶解在蒸餾水中，得到堿性溶液；

所述的氫氧化物為氫氧化鈉、氫氧化鉀；堿性溶液的濃度為0.1～5mol/L；