[發(fā)明專利]一種利用磁性生物質(zhì)炭去除廢水中重金屬鎘的方法及其應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811301323.9
• 申請日: 2018-11-02
• 公開（公告）號: CN111137938A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 遲杰;杜偉
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 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(chuàng)智天誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎;李薇

本發(fā)明公開了一種利用磁性生物質(zhì)炭去除廢水中重金屬鎘的方法，首先制備生物質(zhì)炭材料，再將生物質(zhì)炭材料的懸浮液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(zhì)炭材料、硫酸亞鐵和硫酸鐵的質(zhì)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(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH為10，經(jīng)過陳化、清洗、烘干制得磁性生物質(zhì)炭，將所述磁性生物質(zhì)炭加入含鎘廢水中，進(jìn)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(zhì)炭進(jìn)行固液分離，本發(fā)明既保留了生物質(zhì)炭的吸附特性，也增加了固液分離的再回收性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種利用磁性生物質(zhì)炭去除廢水中重金屬鎘的方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

水體重金屬鎘污染是中國目前面臨的重大水環(huán)境問題之一，工廠發(fā)展和城市現(xiàn)代化進(jìn)程加快使得工業(yè)廢水中存在大量重金屬離子，不經(jīng)處理排放后會使得土壤、河流收到重金屬污染，水體和土壤中的生物體遭受危害，人們食用后會使鎘在體內(nèi)蓄積，造成腎損傷，進(jìn)而導(dǎo)致骨軟化，全身疼痛，稱為“痛痛病”。中國作為人口大國，農(nóng)產(chǎn)品的安全十分重要，因此對廢水中鎘的去除成為我國水污染防治的重點(diǎn)。

我國生物質(zhì)炭資源豐富，來源廣泛，制備簡單，吸附高效。生物質(zhì)炭附磁后制備成磁性生物質(zhì)炭，使得生物質(zhì)炭在吸附鎘后能夠通過磁力作用即可將其從廢水中分離開來，提高了廢水處置效率，是一種新型的吸附材料。專利CN103480331A和專利CN104258823A采用浸漬法將農(nóng)林廢棄物浸泡在鐵離子溶液中然后在無氧條件下焙燒得到磁性炭材料，專利CN103316636A以生物質(zhì)炭為原材料制備活性炭，將酸洗后的活性炭浸漬在事先準(zhǔn)備好的四氧化三鐵溶液中，通過吸附作用將四氧化三鐵吸附于活性炭上得到磁性炭。以上方法存在不同程度的局限性，浸漬法依靠磁性粒子與生物質(zhì)之間的物理吸附形成的聯(lián)結(jié)穩(wěn)定性不佳。專利CN107913671A通過液相共沉淀法使磁性粒子穩(wěn)定低附著在生物質(zhì)炭表面，主要特征是將生物質(zhì)炭進(jìn)行了破碎處理。專利CN201611024652中生物質(zhì)與鐵鹽的固液重量比為4.5％～5.5％，通過先沉淀后水浴熱解的方法制得磁性生物質(zhì)炭。制備過程中雖然使得賦磁后的生物質(zhì)炭表面、孔隙中都被磁性材料所填充、覆蓋，阻隔了其表面與水中重金屬離子的接觸，從而影響吸附過程，但通過改變賦磁比例可以在磁性生物質(zhì)炭的吸附能力和磁性大小之間找到一個平衡。

本發(fā)明通過比較不同碳鐵比的磁性生物質(zhì)炭對重金屬鎘的吸附能力，得到一種磁性高、吸附能力強(qiáng)的磁性生物質(zhì)炭材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，而提供一種利用磁性生物質(zhì)炭去除廢水中重金屬鎘的方法，此磁性生物質(zhì)炭主要應(yīng)用于廢水前處理，旨在降低廢水進(jìn)入環(huán)境前的重金屬鎘，吸附完成后可通過外加磁場將磁性生物質(zhì)炭回收，此磁性生物質(zhì)炭具有吸附好和磁性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是：

一種利用磁性生物質(zhì)炭去除廢水中重金屬鎘的方法，包括以下步驟：

步驟1，將自然干燥的小麥秸稈用水沖洗、風(fēng)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(jìn)行熱燒結(jié)，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(zhì)炭研磨過80目篩，得到生物質(zhì)炭材料(記作BC)；

步驟4，制備生物質(zhì)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(zhì)炭材料、硫酸亞鐵和硫酸鐵的質(zhì)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(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH為10～11，經(jīng)過陳化、清洗、烘干制得磁性生物質(zhì)炭(記作MBC)。

液相沉淀反應(yīng)方程式為：