[發明專利]利用磁性豬糞生物炭去除水體中鉛的方法

有效

• 申請號: 201711446967.2
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108079949B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 王榮忠;黃丹蓮;張辰;劉云國;賴萃;曾光明;薛文靜;龔小敏;萬佳;張青;羅浩
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;B01J20/34;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 黃麗

本發明公開了一種利用磁性豬糞生物炭去除水體中鉛的方法，該方法包括以下步驟：將磁性豬糞生物炭投加到含鉛水體中，控制水體的pH值在2～7之間，進行恒溫振蕩處理，以吸附去除水體中的鉛，其中磁性豬糞生物炭的制備包括(1)將預處理后的豬糞于氮氣下高溫熱解，得到豬糞生物炭；(2)制備豬糞生物炭分散液，將三價鐵鹽溶液和二價鐵鹽溶液混合并攪拌，制備鐵鹽混合溶液；(3)將豬糞生物炭分散液與鐵鹽混合溶液混合并攪拌，調節pH值，經煮沸、過濾、洗滌和烘干后，得到磁性豬糞生物炭。本發明的方法具有操作簡單、成本低廉、可快速高效吸附鉛、易于分離回收、可重復性使用、且對環境無害等優點。

技術領域

本發明屬于污水處理技術領域，涉及一種去除水體中鉛的方法，尤其涉及一種利用以豬糞為原料制備的磁性豬糞生物炭去除水體中鉛的方法。

背景技術

鉛是一種毒性很大的重金屬。由于采礦、冶煉、石油精煉、蓄電池、玻璃、油漆、涂料、醫藥、船舶等工業生產過程中排出的含鉛廢水、廢氣和廢渣，鉛及其化合物對環境的污染日趨嚴重。它可影響神經、造血、消化、泌尿、生殖和發育、心血管、內分泌、免疫、骨骼等各類器官，主要的靶器官是神經系統和造血系統。更為嚴重的是它影響嬰幼兒的生長和智力發育，損傷認知功能、神經行為和學習記憶等腦功能，嚴重者造成癡呆。因此，對含鉛廢水的處理就顯得尤為重要，有利于保護環境和公眾健康。

目前，國內外學者對重金屬污染廢水的治理己開展了大量的研究工作。已開發應用的廢水處理方法主要有吸附法、化學法、物理化學法和生物法等方法。吸附法是利用材料具有較大比表面積和較高表面能的特性吸附重金屬離子，將重金屬離子從水中分離、去除，實現凈化水的目的。吸附法是最重要的水處理方法之一，已被廣泛應用，具有效率高、速度快、適應性強、工藝簡單和操作方便等優點。但工業用吸附劑價格昂貴，在一定程度上限制了其在水體中的應用。因此，研制開發出新型高效的吸附劑對水體中重金屬的去除研究有著至關重要的意義。

生物炭(biochar)是由生物殘體在缺氧的情況下，經高溫慢熱解(通常＜700℃)產生的一類難熔的、穩定的、高度芳香化的、富含碳素的固態物質。生物炭具有多孔結構、比表面積高、孔容大、耐酸堿腐蝕、官能團豐富等優點，在污染物治理、水體凈化等領域中得到了廣泛的研究與應用。但是，原始的生物炭在實際使用過程中存在以下問題：第一，原始生物炭比表面積、孔體積以及孔大小相對較小，對重金屬去除效率不高。第二，反應速率慢，需要較長的反應時間，生物炭才能對重金屬達到吸附平衡，不能及時有效的去除水體中的重金屬污染。第三，原始生物炭對水體中重金屬吸附完成后，不能快速實現固液分離，減少二次污染；因此有必要進一步研究一種改性生物炭，使其既能高效的去除水體中的重金屬，又能快速達到吸附平衡，同時還能快速實現固液分離，減少二次污染。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種操作簡單、成本低廉、可快速高效吸附鉛、易于分離回收、且對環境無害的利用磁性豬糞生物炭去除水體中鉛的方法。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種利用磁性豬糞生物炭去除水體中鉛的方法，包括以下步驟：將磁性豬糞生物炭投加到含鉛水體中，控制水體的pH值在2～7之間，進行恒溫振蕩處理，以吸附去除水體中的鉛；

所述磁性豬糞生物炭的制備方法包括以下步驟：

(1)將預處理后的豬糞置于氮氣氣氛下加熱升溫至300℃～700℃進行高溫熱解，升溫速率為8℃/min～12℃/min，熱解時間為2h～4h，然后冷卻至室溫，經碾碎、過篩后，得到豬糞生物炭；

(2)將步驟(1)所得豬糞生物炭與水混合進行攪拌分散，攪拌速度為800r/min～1000r/min，攪拌時間為20min～30min，得到豬糞生物炭分散液；分別配置三價鐵鹽溶液和二價鐵鹽溶液，然后將三價鐵鹽溶液和二價鐵鹽溶液混合并攪拌，攪拌速度為1083r/min～1300r/min，攪拌時間為20min～30min，得到鐵鹽混合溶液；