[發明專利]一種改性山竹殼生物炭及利用其降低水體中釩的方法

在審

• 申請號: 201711045827.4
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107583609A
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 陳婷;彭穗;李道玉;劉波
• 申請（專利權）人: 成都先進金屬材料產業技術研究院有限公司
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙)51124
• 代理人: 梁鑫

技術領域

本發明屬于冶金領域，具體涉及一種改性山竹殼生物炭及利用其降低水體中釩的方法。

背景技術

近年來隨著工農業不斷發展，礦山開采、工農業活動等也隨著增大，大量重金屬離子進入水體中，對水體質量和人體健康有著不良的影響。目前水體中重金屬離子的去除成為了研究重點，主要的研究方法包括：化學沉淀法、化學絮凝法、電化學法和生物吸附法。

其中化學沉淀法主要包括鐵屑沉淀法、二氧化硫沉淀法和鋇鹽沉淀法。離子交換樹脂是一種人工合成的含有大量活性可交換基團的高分子功能材料，樹脂上的可交換離子與廢水中的金屬離子進行交換反應，將金屬離子置換到離子交換樹脂上，從而達到去除金屬離子的效果。吸附法是指利用多孔性的固體吸附劑將水樣中的一種或多種重金屬離子吸附于表面，再通過解吸作用達到分離和富集重金屬的目的。吸附材料主要包括多孔碳材料吸附劑、高嶺土等無機吸附劑、腐殖酸等有機吸附劑以及生物吸附劑。能夠從溶液中分離重金屬離子的生物體或其衍生物都被叫做生物吸附材料。生物吸附法是處理水體中重金屬污染的一類重要方法，該方法處理效率高、運行成本低、無二次污染且可重復利用。

生物吸附法當前常用的吸附劑有樹脂、殼聚糖、硅藻土、膨潤土、活性炭，但利用生物材料如花生殼、椰殼等農林廢棄物以及蟹殼、貝殼等非活體生物組織，處理含釩廢水的相關研究仍較少。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種新型改性山竹殼生物炭。

本發明解決上述技術問題采用的技術方案是提供了一種改性山竹殼生物炭，其由以下方法制備得到：

A、取山竹果皮，清洗后，經高溫真空加熱、洗滌、烘干，得山竹殼生物炭，粉碎后得到粉末狀材料；

B、將步驟A所得粉末狀材料與氫氧化鈉溶液混合，經振蕩、抽濾，得濾餅，濾餅經洗滌、烘干，得改性山竹殼生物炭。

其中，上述所述的改性山竹殼生物炭中，步驟A中，所述高溫真空加熱的溫度為400～600℃，真空度為0.01～0.10MPa。

其中，上述所述的改性山竹殼生物炭中，步驟A中，所述粉末狀材料的粒度為過100目篩，取篩下物。

其中，上述所述的改性山竹殼生物炭中，步驟B中，所述氫氧化鈉溶液的濃度為60～100g/L。

其中，上述所述的改性山竹殼生物炭中，步驟B中，所述粉末狀材料與氫氧化鈉溶液的固液比為1：10～50；其中，粉末狀材料以質量計，氫氧化鈉溶液以體積計。

其中，上述所述的改性山竹殼生物炭中，步驟B中，所述振蕩的速度為100～400rpm。

其中，上述所述的改性山竹殼生物炭中，步驟B中，所述振蕩的時間為6～12h。

本發明還提供了利用上述改性山竹殼生物炭降低水體中釩的方法，包括以下步驟：

將改性山竹殼生物炭與含釩廢水混合，經振蕩、抽濾，得凈化溶液。

其中，上述所述的利用改性山竹殼生物炭降低水體中釩的方法中，所述含釩廢水的釩濃度為20～200mg/L。

其中，上述所述的利用改性山竹殼生物炭降低水體中釩的方法中，所述改性山竹殼生物炭與含釩廢水的固液比為1：5～10；其中，改性山竹殼生物炭以質量計，含釩廢水以體積計。

其中，上述所述的利用改性山竹殼生物炭降低水體中釩的方法中，所述振蕩的轉速為100～400rpm。

其中，上述所述的利用改性山竹殼生物炭降低水體中釩的方法中，所述振蕩的溫度為10～100℃。

其中，上述所述的利用改性山竹殼生物炭降低水體中釩的方法中，所述振蕩的時間為3～12h。

本發明的有益效果是：

本發明先將山竹殼制得山竹殼生物炭，生物炭材料表面富含多種官能團和大量的孔隙結構，具有很好的吸附效果；再經過適當濃度的氫氧化鈉溶液改性處理，改性山竹殼生物炭具有更多的吸附位點，羧基、羥基等具有吸附性質的官能團裸露出來并形成完全的小孔和中孔，山竹殼生物炭在改性過程中化學基團與鈉離子結合，能有效地增加離子交換效率，一方面增強了山竹殼生物炭吸附性能，一方面增大了比表面積，與未經過改性處理的生物材料相比，改性山竹殼生物炭更適合應用于廢水中重金屬離子的去除；山竹殼作為一種農林廢棄物，在農業和食品加工業中產量巨大，本發明利用改性山竹殼生物炭降低水體中釩，不僅實現了廢棄物再利用，還能夠有效回收利用廢水中的釩，減輕釩對環境的影響，具有顯著的社會效益。

具體實施方式

具體的，一種改性山竹殼生物炭，其由以下方法制備得到：