[發(fā)明專(zhuān)利]一種桑樹(shù)桿生物質(zhì)炭/鐵錳氧化物復(fù)合吸附劑的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910107977.6
• 申請(qǐng)日: 2019-02-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109847698A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁美娜;徐水萍;顏利玲;王敦球;張慶;唐沈
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 桂林理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J20/20
• 分類(lèi)號(hào): B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/22;C02F103/10
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本發(fā)明公開(kāi)了一種桑樹(shù)桿生物質(zhì)炭/鐵錳氧化物復(fù)合吸附劑的制備方法。將破碎烘干的桑樹(shù)桿粉末，加入到ZnCl₂溶液中，攪拌，水浴加熱振蕩反應(yīng)；自然冷卻，過(guò)濾，干燥后，炭化，研磨過(guò)篩，洗滌，干燥，得桑樹(shù)桿生物炭；將桑樹(shù)桿生物炭材料置于超純水中，超聲波處理，在磁力攪拌下加入KMnO₄溶液，水浴加熱，攪拌；加入NH₄HCO₃溶液，攪拌；滴入FeSO₄溶液，再用NaOH溶液調(diào)節(jié)混合物pH值到6.0~8.0，水浴加熱，攪拌；自然冷卻，過(guò)濾，洗滌后，干燥，得桑樹(shù)桿生物質(zhì)炭/鐵錳氧化物復(fù)合吸附劑。本發(fā)明工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、易行；所得到的吸附劑對(duì)含鉻廢水的處理具有較好的效果，可廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)深度處理含鉻廢水工序。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種桑樹(shù)桿生物質(zhì)炭/鐵錳氧化物復(fù)合吸附劑的制備方法，利用桑樹(shù)桿為主要材料，研究了桑樹(shù)桿生物質(zhì)炭/鐵錳氧化物復(fù)合吸附劑的制備方法。屬于材料制備與水處理領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來(lái)，重金屬污染問(wèn)題日益突出。鉻是一種危害性極大的環(huán)境污染物，常以Cr(VI)和Cr(III)的形式存在，優(yōu)其以Cr(VI)的毒性最大，常被作為第一類(lèi)致癌物質(zhì)。六價(jià)鉻主要以鉻酸鹽（CrO₄^2-）和重鉻酸鹽（Cr₂O₇^2-）形態(tài)存于水體中。鉻主要來(lái)源于冶金、金屬加工、電鍍、制革、油漆、顏料、印染、制藥等行業(yè)。研究表明，Cr(VI)的化合物在人體內(nèi)不參與新陳代謝，但能引起遺傳密碼的改變，從而引起細(xì)胞的突變和癌變。長(zhǎng)期接觸六價(jià)鉻的父母還可能對(duì)其后代的智力發(fā)育帶來(lái)不良的影響。

去除鉻的主要方法有：離子交換法、膜分離法、氧化/沉淀法、絮凝/共沉淀法、微生物法、吸附法等。在這些方法中，吸附法由于設(shè)備簡(jiǎn)單、占地面積小、操作容易、效果穩(wěn)定、處理后廢水可循環(huán)使用、可再生使用等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。水處理中最常用的吸附劑是活性炭。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在發(fā)達(dá)國(guó)家，活性炭在環(huán)境治理方面用量約占總量的1/3。制備活性炭的主要原料是木材和煤炭，但由于這些資源有限，國(guó)內(nèi)外已開(kāi)發(fā)了利用生物質(zhì)資源，如植物秸稈、果殼、果核和其他農(nóng)林產(chǎn)品等來(lái)制備生物炭并用于去除廢水中的重金屬如砷、鉻、鎘、鉛等。廣西是我國(guó)種桑養(yǎng)蠶最大的省區(qū)，到2015年，桑樹(shù)枝條年產(chǎn)高達(dá)600萬(wàn)噸以上，將桑樹(shù)枝資源化利用制備成生物炭，既給當(dāng)?shù)剞r(nóng)民帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)收益，又變廢為寶，節(jié)約資源。但未經(jīng)改性的這些生物炭吸附去除重金屬效果比較差。因此研制吸附能力更強(qiáng)、適用范圍更廣的改性生物炭一直是人們追求的目標(biāo)。

鐵氧化物對(duì)鉻有較強(qiáng)的吸附選擇性，可以利用鐵氧化物改性吸附劑來(lái)增大其吸附能力。錳的氧化物具有較強(qiáng)的氧化性和吸附活性，一方面可以利用其吸附金屬污染物，另一方面還可以把鐵氧化成納米級(jí)的氧化物。因此，本發(fā)明把鐵、錳氧化物和生物炭結(jié)合起來(lái)，制備吸附效果更佳的吸附材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是提供一種在常壓下，以桑樹(shù)桿為主要原料，以氯化鋅、硫酸亞鐵、高錳酸鉀和碳酸氫銨為輔助材料，制備桑樹(shù)桿生物質(zhì)炭/鐵錳氧化物復(fù)合吸附劑。

目前，研究較多的吸附除鉻的吸附材料中，單一的物質(zhì)有水合二氧化錳、針鐵礦、白云石、二氧化鈦、分子篩、蒙脫石和殼聚糖等；復(fù)合的物質(zhì)有磁性殼聚糖、稻殼基介孔SiO₂、磁性改性沸石、鈰/四氧化三鐵、硅藻土負(fù)載氧化鐵、氧化石墨烯修飾生物炭等。這些吸附材料中有些吸附材料的主要成分是金屬氧化物，有些吸附材料的主要成分是一些活性炭或生物炭的有機(jī)物質(zhì)，它們都是吸附鉻的主要物質(zhì)。為了克服現(xiàn)有鉻吸附劑吸附容量低，吸附能力有限的缺點(diǎn)，充分利用廣西豐富的農(nóng)業(yè)廢棄物-桑樹(shù)桿資源。本發(fā)明提供一種除鉻吸附材料——桑樹(shù)桿生物質(zhì)炭/鐵錳氧化物復(fù)合吸附劑的制備方法。由此方法制備獲得的桑樹(shù)桿生物質(zhì)炭/鐵錳氧化物復(fù)合吸附劑，其吸附初始六價(jià)鉻濃度低于50.0 mg/L溶液時(shí)，吸附平衡后水樣中六價(jià)鉻濃度低于0.05 mg/L，去除率達(dá)大于99%，達(dá)到國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)。

具體步驟為：