[發明專利]一種利用磁性生物質炭去除廢水中重金屬鎘的方法及其應用

在審

• 申請號: 201811301323.9
• 申請日: 2018-11-02
• 公開（公告）號: CN111137938A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 遲杰;杜偉
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F9/12;B01J20/28;B01J20/20;B01J20/30;C02F101/20
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎;李薇

1.一種利用磁性生物質炭去除廢水中重金屬鎘的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，將自然干燥的小麥秸稈用水沖洗、風干、粉碎后得到小麥秸稈粉末待用；

步驟2，取步驟1所得小麥秸稈粉末，進行熱燒結，以20～30℃/min的升溫速度升至溫度為300～500℃，然后炭化4～6小時，隨爐冷卻至室溫后取出；

步驟3，將步驟2所得生物質炭研磨過80目篩，得到生物質炭材料；

步驟4，制備生物質炭材料的懸浮液，再將其與硫酸亞鐵的水溶液、硫酸鐵的水溶液混合，其中所述生物質炭材料、硫酸亞鐵和硫酸鐵的質量比為(4-5)：(3.5-4.5)：(10-11)；然后向其中加入氫氧化鈉溶液調節反應體系的pH為10～11，經過陳化、清洗、烘干制得磁性生物質炭；

步驟5，將所述磁性生物質炭加入含鎘廢水中，于20～25℃下，以100～150rpm的速率進行恒溫振蕩，吸附平衡后，取出離心管用磁鐵吸附磁性生物質炭進行固液分離，以將吸附有鎘的磁性生物質炭從廢水中分離出來。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2中的熱燒結過程在馬弗爐中進行，具體的，將小麥秸稈粉末置于坩堝中壓實，蓋上坩堝蓋后置于馬弗爐中熱燒結。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2中的熱燒結溫度為400℃，炭化時間為4小時。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟4中物質炭材料、硫酸亞鐵和硫酸鐵的質量比為4.64：4：10.8。

5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟4中陳化時間為8～12小時，清洗采用去離子水，清洗次數為3～5次，烘干溫度為40-60℃，烘干時間為4～8小時。

6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟5中吸附平衡時間為7-9小時，優選為8小時。

7.磁性生物質炭在去除廢水中重金屬鎘的應用，其特征在于，所述磁性生物質炭通過以下方法制備：

步驟1，將自然干燥的小麥秸稈用水沖洗、風干、粉碎后得到小麥秸稈粉末待用；

步驟2，取步驟1所得小麥秸稈粉末，進行熱燒結，以20～30℃/min的升溫速度升至溫度為300～500℃，然后炭化4～6小時，隨爐冷卻至室溫后取出；

步驟3，將步驟2所得生物質炭研磨過80目篩，得到生物質炭材料；

步驟4，制備生物質炭材料的懸浮液，再將其與硫酸亞鐵的水溶液、硫酸鐵的水溶液混合，其中所述生物質炭材料、硫酸亞鐵和硫酸鐵的質量比為(4-5)：(3.5-4.5)：(10-11)；然后向其中加入氫氧化鈉溶液調節反應體系的pH為10～11，經過陳化、清洗、烘干制得磁性生物質炭。

8.如權利要求7所述的應用，其特征在于，所述廢水中鎘的濃度為10～12mg/L。

9.如權利要求7所述的應用，其特征在于，將所述磁性生物質炭加入含鎘廢水中，于20～25℃下，以100～150rpm的速率進行恒溫振蕩，吸附平衡后，取出離心管用磁鐵吸附磁性生物質炭進行固液分離，所述廢水中鎘的去除率為60％～70％，固液分離所用時間為10～15s。

10.如權利要求9所述的應用，其特征在于，所述步驟4中物質炭材料、硫酸亞鐵和硫酸鐵的質量比為4.64：4：10.8時，所述廢水中鎘的去除率為64.35％，所述固液分離所用時間為14.3s。