[發(fā)明專利]一種同步除鎘砷高效吸附劑及其制備方法與應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211238678.4
• 申請(qǐng)日: 2022-10-11
• 公開（公告）號(hào): CN115634662A
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁海光;金軍;曾令偉;黃飛;肖榮波;趙梓霖;楊潔鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué);廣東粵海珠三角供水有限公司
• 主分類號(hào): B01J20/20
• 分類號(hào): B01J20/20;B01J20/02;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 張珍

本發(fā)明公開了一種同步除鎘砷高效吸附劑及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明取水稻秸稈粉末進(jìn)行限氧熱解和好氧熱解；好氧熱解產(chǎn)物與九水合硝酸鐵在堿性條件下混勻進(jìn)行攪拌反應(yīng)，經(jīng)過陳化透析干燥研磨過篩即得吸附劑。本發(fā)明的吸附劑在初始Cd(II)或As(Ⅲ)濃度為20mg/L條件下，吸附劑最大去除率均達(dá)到幾乎100％；Cd(II)As(Ⅲ)即使在初始Cd(II)和As(Ⅲ)濃度高達(dá)250mg/L時(shí)，吸附量仍然分別可達(dá)55.64mg/g和97.47mg/g，Langmuir吸附量分別高達(dá)77.43mg/g和149.63mg/g。本發(fā)明制作簡(jiǎn)單、高效快速、成本低，提供水稻秸稈資源化利用的新途徑，在重金屬污染水體治理中具有廣闊應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境重金屬污染治理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種同步去除環(huán)境中鎘、砷離子的吸附劑，具體涉及一種同步除鎘砷高效吸附劑及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

在過去的幾十年里，快速的工業(yè)化進(jìn)程帶來了經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)。同時(shí)也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。現(xiàn)代化工業(yè)廢水中含有大量的重金屬離子，其中重金屬鎘和砷被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)歸為第一類致癌物，具有高毒性和生物積累性，可以隨食物鏈在植物和動(dòng)物體內(nèi)積累，危害人體健康，是當(dāng)今社會(huì)面臨的一個(gè)嚴(yán)峻的環(huán)境挑戰(zhàn)。因此，開發(fā)簡(jiǎn)單易行、成本較低的制備除鎘砷吸附劑的方法成為了當(dāng)務(wù)之急。

資源化技術(shù)方面，研究者們將水稻秸稈制備成生物炭能充分發(fā)揮稻稈的剩余價(jià)值，并認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境雙贏的有效途徑之一。雖然熱解工藝操作簡(jiǎn)便和稻稈生物炭?jī)r(jià)廉易得，但在水體重金屬離子污染治理方面，稻稈生物炭對(duì)Cd等陽離子有一定的吸附效果，而對(duì)As等陰離子吸附效率較低。因此研發(fā)一種制備簡(jiǎn)單、原材料來源豐富、既對(duì)陽離子重金屬有較強(qiáng)的吸附特性，又對(duì)陰離子重金屬吸附性能強(qiáng)的吸附材料，在環(huán)境重金屬離子污染治理方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種同步除鎘砷高效吸附劑的制備方法，該制備方法簡(jiǎn)單，使用化學(xué)品較少無二次污染風(fēng)險(xiǎn)。所述方法采用的原材料為水稻秸稈，具有數(shù)量豐富、價(jià)格低廉等特點(diǎn)。

本發(fā)明的另一目的在于提供通過上述制備方法制備得到同步除鎘砷高效吸附劑。

本發(fā)明的再一目的在于提供上述同步除鎘砷高效吸附劑的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種同步除鎘砷高效吸附劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)收集水稻秸稈，清洗后進(jìn)行烘干，破碎，研磨過篩處理，得到稻桿粉末；

(2)取研磨處理后的稻桿粉末進(jìn)行限氧熱解；

(3)取限氧熱解產(chǎn)物進(jìn)行好氧熱解；

(4)取好氧熱解產(chǎn)物加入鐵鹽溶液中，按好氧熱解產(chǎn)物與鐵離子質(zhì)量比1:1～1:3，優(yōu)選1:2混合，攪拌反應(yīng)；將堿性溶液滴加到所得反應(yīng)液中，至溶液呈紅褐色，再攪拌穩(wěn)定；將產(chǎn)物進(jìn)行陳化，得到同步除鎘砷高效吸附劑母液；經(jīng)過透析，干燥，研磨過篩后得到粉末即為所述的同步除鎘砷高效吸附劑。

優(yōu)選的，所述的步驟(1)中，研磨過篩處理是指研磨過粒徑是0.25mm的篩，所得粉末粒徑小于0.25mm。

優(yōu)選的，所述的步驟(1)中，烘干是指烘干至含水率低于5％。

優(yōu)選的，所述的步驟(1)中，烘干的溫度設(shè)置為60～100℃，時(shí)間為36～96h；進(jìn)一步優(yōu)選的，溫度設(shè)置為80℃，時(shí)間為48h。水稻秸稈原材料水分過高的話，就要相應(yīng)地增加烘干溫度或者烘干時(shí)間。

優(yōu)選的，所述的步驟(2)中，限氧熱解的具體設(shè)置為：將研磨處理后的稻桿粉末放置于熱解爐中，先通入10～30min氮?dú)猓?00～700℃/h的升溫速度升溫至500～700℃，恒溫炭化時(shí)間2～4h，冷卻至室溫再取出。