一種稻秸稈基鉻離子吸附材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于水處理材料領域，涉及一種稻秸稈基鉻離子吸附材料的制備方法。本發(fā)明提出的制備方法是將稻秸稈改性，具體工藝包括稻秸稈洗凈、粉碎、超聲波處理以及水溶性淀粉改性等。本發(fā)明制備的稻秸稈基鉻離子吸附材料具有以下優(yōu)點：（1）不涉及強酸/堿腐蝕，工藝過程綠色、環(huán)保；（2）制備的稻秸稈基鉻離子吸附材料純天然，可降解；（3）對廢水溶液中鉻離子的吸附能力強，達116mg/g，即每克稻秸稈可吸附116mg鉻離子，是離子交換樹脂的1.5倍，是常規(guī)改性稻秸稈的5.8倍。本發(fā)明制備的稻秸稈基鉻離子吸附材料既可用于水處理廠含鉻離子廢水處理，也可用于家用凈水裝置，市場前景廣闊。
【專利說明】一種稻秸稈基鉻離子吸附材料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于水處理材料【技術領域】，具體涉及一種稻秸桿基鉻離子吸附材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]電鍍、制革、化丁等行業(yè)每年產生大量含重金屬離子的廢水。由于重金屬離子不能自行分解，易聚集在生物體內，導致各種紊亂和疾病。鉻在環(huán)境中主要以Cr3+和Cr6+的形式存在，其中Cr6+的毒性很大，一般為Cr3+的100多倍，對皮膚有刺激性，能引起皮膚潰瘍，長期攝入則會引起肉瘤、扁平上皮癌、腺癌等疾病。對含重金屬離子的廢水，傳統(tǒng)的處理方法有化學沉淀法、薄膜過濾、離子交換法、蒸發(fā)回收法、吸附法和電解法等，但都因操作費用和原材料成本過高而受到限制。尋找廉價的廢水凈化材料，對廢水中重金屬離子進行有效處理，降低廢水的處理成本，提高凈化效率，已成為環(huán)境污染治理中亟待解決的問題。吸附是去除廢水中重金屬離子廣泛采用的技術，價廉、高效的吸附劑一直是廣大科研工作者研究的熱點。近年來，關于“廉價”吸附劑去除重金屬離子的研究很多?；钚蕴?、花生殼和稻谷殼等農業(yè)廢料、粉煤灰、廢橡膠等工業(yè)廢料以及動物骨粉等均可用于去除重金屬離子。
[0003]將稻秸桿用于含鉻廢水的處理，主要有以下幾種方法:(1)將稻秸桿粉碎，經過高錳酸鉀氧化和乙二胺胺化兩步改性，制成水處理材料(高分子通報，2011, 2，21-29.)，由于使用高強度氧化劑以及腐蝕性的乙二胺，工藝過程不環(huán)保，加上改性后的稻秸桿對鉻離子的吸附能力與未改性相比，提高幅度不大，導致這種方法實用性不強；(2)將稻秸桿粉碎，利用酒石酸對稻秸桿進行化學改性(環(huán)境科學與技術，2009，32(10)，78-82)，通過與其他農業(yè)廢料的對比，稻草秸桿顯示出了更高的鉻去除能力，可達到3.883mg/g，而利用酒石酸改性后的稻草秸桿更可進一步提高對鉻的吸附量，達到5.266mg/g，但與工業(yè)上常用的陰離子纖維素改性離子交換樹脂最大吸附容量為76.4mg/g相比，有很大差距。(3)將稻秸桿粉碎，用環(huán)氧氯丙烷、三甲胺對秸桿進行改性(EnvironmentalTechnology, 2013, 34(1)，7-14.),在稻桿表面嫁接三甲胺基氯化鹽,通過離子吸附和交換，提高秸桿的鉻離子吸附能力，能達到約20毫克(鉻離子)/克(稻秸桿)，從而極大降低了含鉻廢水的處理成本，但與離子交換樹脂相比，僅達其最大吸附容量的26%。
[0004]本發(fā)明的創(chuàng)新性在于:(I)對稻秸桿進行超聲波處理，提高了稻秸桿的比表面積，避免使用NaOH或HCl等強酸/堿腐蝕，是環(huán)境友好型工藝；(2)改性試劑為水溶性淀粉，是一種天然有機物，所制備的稻秸桿改性材料綠色、天然，可用于飲用水的凈化，從而擴展了稻秸桿改性材料的應用領域；(3)制備的稻秸桿改性材料對鉻離子的吸附量達116mg/g，即每克稻秸桿可吸附116mg的鉻離子，是離子交換樹脂的1.5倍，是常規(guī)改性稻秸桿的5.8倍。(4)將吸附鉻離子的稻秸桿改性材料用稀氨水解吸附，再進行“吸附-解吸附”工藝，可反復循環(huán)使用8次，進一步降低了稻秸桿改性材料的使用成本。

【發(fā)明內容】
[0005]本發(fā)明屬于水處理材料領域，涉及一種稻秸桿基鉻離子吸附材料的制備方法。本發(fā)明提出的制備方法是將稻秸桿改性，具體工藝包括稻秸桿洗凈、粉碎、超聲波處理以及水溶性淀粉改性等。本發(fā)明制備的稻秸桿基鉻離子吸附材料具有以下優(yōu)點:(1)不涉及強酸/堿腐蝕，工藝過程綠色、環(huán)保；(2)制備的稻秸桿基鉻離子吸附材料純天然，可降解；(3)對廢水溶液中鉻離子的吸附能力強，達116mg/g，即每克稻秸桿可吸附116mg的鉻離子，是離子交換樹脂的1.5倍，是常規(guī)改性稻秸桿的5.8倍。本發(fā)明制備的稻秸桿基鉻離子吸附材料既可用于水處理廠含鉻離子廢水處理，也可用于家用凈水裝置，市場前景廣闊。
[0006]本發(fā)明提出的稻秸桿基鉻離子吸附材料的制備方法，其特征在于:
[0007]I)清潔稻稻桿:將稻稻桿漂洗、烘干；
[0008]2)稻秸桿粉碎:將清潔后的稻秸桿置于粉碎機中，粉碎成粒徑為40?80目的顆粒;
[0009]3)超聲波處理:將粉碎后的稻秸桿與2%的乙酸溶液混合，稻秸桿與乙酸溶液的料/液比為1/10?1/4(重量(g)/體積(mL))，將上述混合物置于超聲波清洗機中，超聲波作用30?60分鐘，取出，過濾，用去離子水洗凈，干燥，得超聲波處理的稻秸桿。其中，超聲波的作用功率為200?1000W。
[0010]4)淀粉改性:將超聲波處理的稻秸桿置于水溶性淀粉溶液中10?60分鐘，取出，置于干燥箱中，于100?140°C干燥6?12小時，冷卻，用去離子水洗凈，干燥，得稻秸桿基鉻離子吸附材料。其中，水溶性淀粉溶液的溶劑為去離子水，質量濃度為1%?10%。
[0011]將稻秸桿基鉻離子吸附材料置于含鉻廢水中，調節(jié)溶液pH值為5?6，于20°C吸附6小時，廢水中鉻離子的濃度為50?1000mg/L，吸附完畢，過濾，通過檢測溶液中殘留鉻尚子量，得出稻稻桿基鉻尚子吸附材料的鉻尚子吸附量。
[0012]將上述吸附鉻離子的吸附材料置于濃度為0.1M的氨水溶液中I小時，過濾，洗凈，烘干，完成解吸附工藝，得再生的稻秸桿基鉻離子吸附材料；再將上述再生材料置于含鉻廢水中，進行鉻離子吸附。如此多個循環(huán)，直至稻秸桿基吸附材料的鉻離子吸附量小于初次吸附量的75%。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為稻秸桿基鉻離子吸附材料的掃描電鏡照片。
【具體實施方式】
[0014]下面通過實施例進一步描述本發(fā)明
[0015]實施例1
[0016]將稻秸桿收割，用自來水洗凈，烘干，將清潔后的稻秸桿置于粉碎機中，粉碎成粒徑為40?80目的顆粒，將粉碎后的稻秸桿與2%的乙酸溶液混合，稻秸桿與乙酸溶液的料/液比為1/10 (重量(g)/體積(mL))，將上述混合物置于超聲波清洗機中，用功率為200W的超聲波作用30分鐘，取出，過濾，用去離子水洗凈，干燥，得超聲波處理的稻秸桿。
[0017]將超聲波處理的稻秸桿置于濃度為1%的水溶性淀粉溶液中10分鐘，取出，置于干燥箱中，于100°c干燥6小時，冷卻，用去離子水洗凈，干燥，得稻秸桿基鉻離子吸附材料
[0018]將0.1g稻秸桿基鉻離子吸附材料置于IOOmL含鉻廢水中，調節(jié)溶液pH值為5?6，于20°C吸附6小時，廢水中鉻離子的濃度為50?1000mg/L，吸附完畢，過濾，通過檢測溶液中殘留鉻離子量，得出稻秸桿基鉻離子吸附材料的鉻離子吸附量為89mg/g，即每克吸附材料可吸附89mg鉻離子。
[0019]將上述吸附鉻離子的吸附材料置于濃度為0.1M的氨水溶液中I小時，過濾，洗凈，烘干，完成解吸附工藝，得再生的稻秸桿基鉻離子吸附材料；再將上述再生材料置于含鉻廢水中，進行鉻離子吸附。如此8個循環(huán)，稻秸桿基吸附材料的鉻離子吸附量仍達67mg/g，大于初次吸附量的75%。
[0020]實施例2
[0021]將稻秸桿收割，用自來水洗凈，烘干，將清潔后的稻秸桿置于粉碎機中，粉碎成粒徑為40?80目的顆粒，將粉碎后的稻秸桿與2%的乙酸溶液混合，稻秸桿與乙酸溶液的料/液比為1/4 (重量(g)/體積(mL))，將上述混合物置于超聲波清洗機中，用功率為1000W的超聲波作用60分鐘，取出，過濾，用去離子水洗凈，干燥，得超聲波處理的稻秸桿。
[0022]將超聲波處理的稻秸桿置于濃度為10%的水溶性淀粉溶液中10分鐘，取出，置于干燥箱中，于100°c干燥6小時，冷卻，用去離子水洗凈，干燥，得稻秸桿基鉻離子吸附材料
[0023]將0.1g稻秸桿基鉻離子吸附材料置于IOOmL含鉻廢水中，調節(jié)溶液pH值為5?6，于20°C吸附6小時，廢水中鉻離子的濃度為50?1000mg/L，吸附完畢，過濾，通過檢測溶液中殘留鉻離子量，得出稻秸桿基鉻離子吸附材料的鉻離子吸附量為116mg/g，即每克吸附材料可吸附116mg鉻離子。
[0024]將上述吸附鉻離子的吸附材料置于濃度為0.1M的氨水溶液中I小時，過濾，洗凈，烘干，完成解吸附工藝，得再生的稻秸桿基鉻離子吸附材料；再將上述再生材料置于含鉻廢水中，進行鉻離子吸附。如此8個循環(huán)，稻秸桿基吸附材料的鉻離子吸附量仍達88mg/g，大于初次吸附量的75%。
[0025]實施例3
[0026]將稻秸桿收割，用自來水洗凈，烘干，將清潔后的稻秸桿置于粉碎機中，粉碎成粒徑為40?80目的顆粒，將粉碎后的稻秸桿與2%的乙酸溶液混合，稻秸桿與乙酸溶液的料/液比為1/10 (重量(g)/體積(mL))，將上述混合物置于超聲波清洗機中，用功率為200W的超聲波作用30分鐘，取出，過濾，用去離子水洗凈，干燥，得超聲波處理的稻秸桿。
[0027]將超聲波處理的稻秸桿置于濃度為10%的水溶性淀粉溶液中60分鐘，取出，置于干燥箱中，于140°C干燥12小時，冷卻，用去離子水洗凈，干燥，得稻秸桿基鉻離子吸附材料
[0028]將0.1g稻秸桿基鉻離子吸附材料置于IOOml含鉻廢水中，調節(jié)溶液pH值為5?6，于20°C吸附6小時，廢水中鉻離子的濃度為50?1000mg/L，吸附完畢，過濾，通過檢測溶液中殘留鉻離子量，得出稻秸桿基鉻離子吸附材料的鉻離子吸附量為114mg/g，即每克吸附材料可吸附114mg鉻離子。
[0029]將上述吸附鉻離子的吸附材料置于濃度為0.1M的氨水溶液中I小時，過濾，洗凈，烘干，完成解吸附工藝，得再生的稻秸桿基鉻離子吸附材料；再將上述再生材料置于含鉻廢水中，進行鉻離子吸附。如此8個循環(huán)，稻秸桿基吸附材料的鉻離子吸附量仍達87mg/g，大于初次吸附量的75%。
[0030]實施例4
[0031]將稻秸桿收割，用自來水洗凈，烘干，將清潔后的稻秸桿置于粉碎機中，粉碎成粒徑為40?80目的顆粒，將粉碎后的稻秸桿與2%的乙酸溶液混合，稻秸桿與乙酸溶液的料/液比為1/5(重量(g)/體積(mL))，將上述混合物置于超聲波清洗機中，用功率為500W的超聲波作用45分鐘，取出，過濾，用去離子水洗凈，干燥，得超聲波處理的稻秸桿。
[0032]將超聲波處理的稻秸桿置于濃度為5%的水溶性淀粉溶液中30分鐘，取出，置于干燥箱中，于120°C干燥8小時，冷卻，用去離子水洗凈，干燥，得稻秸桿基鉻離子吸附材料
[0033]將0.1g稻秸桿基鉻離子吸附材料置于IOOmL含鉻廢水中，調節(jié)溶液pH值為5?6，于20°C吸附6小時，廢水中鉻離子的濃度為50?1000mg/L，吸附完畢，過濾，通過檢測溶液中殘留鉻離子量，得出稻秸桿基鉻離子吸附材料的鉻離子吸附量為110mg/g，即每克吸附材料可吸附IlOmg鉻離子。
[0034]將上述吸附鉻離子的吸附材料置于濃度為0.1M的氨水溶液中I小時，過濾，洗凈，烘干，完成解吸附工藝，得再生的稻秸桿基鉻離子吸附材料；再將上述再生材料置于含鉻廢水中，進行鉻離子吸附。如此8個循環(huán)，稻秸桿基吸附材料的鉻離子吸附量仍達83mg/g，大于初次吸附量的75%。
[0035]實施例5
[0036]將稻秸桿收割，用自來水洗凈，烘干，將清潔后的稻秸桿置于粉碎機中，粉碎成粒徑為40?80目的顆粒，將粉碎后的稻秸桿與2%的乙酸溶液混合，稻秸桿與乙酸溶液的料/液比為1/6(重量(g)/體積(mL))，將上述混合物置于超聲波清洗機中，用功率為800W的超聲波作用30分鐘，取出，過濾，用去離子水洗凈，干燥，得超聲波處理的稻秸桿。
[0037]將超聲波處理的稻秸桿置于濃度為3%的水溶性淀粉溶液中20分鐘，取出，置于干燥箱中，于100°c干燥12小時，冷卻，用去離子水洗凈，干燥，得稻秸桿基鉻離子吸附材料
[0038]將0.1g稻秸桿基鉻離子吸附材料置于IOOmL含鉻廢水中，調節(jié)溶液pH值為5?6，于20°C吸附6小時，廢水中鉻離子的濃度為50?1000mg/L，吸附完畢，過濾，通過檢測溶液中殘留鉻離子量，得出稻秸桿基鉻離子吸附材料的鉻離子吸附量為94mg/g，即每克吸附材料可吸附94mg鉻離子。
[0039]將上述吸附鉻離子的吸附材料置于濃度為0.1M的氨水溶液中I小時，過濾，洗凈，烘干，完成解吸附工藝，得再生的稻秸桿基鉻離子吸附材料；再將上述再生材料置于含鉻廢水中，進行鉻離子吸附。如此8個循環(huán)，稻秸桿基吸附材料的鉻離子吸附量仍達72mg/g，大于初次吸附量的75%。
[0040]實施例6
[0041]將稻秸桿收割，用自來水洗凈，烘干，將清潔后的稻秸桿置于粉碎機中，粉碎成粒徑為40?80目的顆粒，將粉碎后的稻秸桿與2%的乙酸溶液混合，稻秸桿與乙酸溶液的料/液比為1/8(重量(g)/體積(mL))，將上述混合物置于超聲波清洗機中，用功率為600W的超聲波作用60分鐘，取出，過濾，用去離子水洗凈，干燥，得超聲波處理的稻秸桿。
[0042]將超聲波處理的稻秸桿置于濃度為8%的水溶性淀粉溶液中40分鐘，取出，置于干燥箱中，于140°C干燥12小時，冷卻，用去離子水洗凈，干燥，得稻秸桿基鉻離子吸附材料
[0043]將0.1g稻秸桿基鉻離子吸附材料置于IOOmL含鉻廢水中，調節(jié)溶液pH值為5?6，于20°C吸附6小時，廢水中鉻離子的濃度為50?1000mg/L，吸附完畢，過濾，通過檢測溶液中殘留鉻離子量，得出稻秸桿基鉻離子吸附材料的鉻離子吸附量為104mg/g，即每克吸附材料可吸附104mg鉻離子。[0044]將上述吸附鉻離子的吸附材料置于濃度為0.1M的氨水溶液中I小時，過濾，洗凈，烘干，完成解吸附工藝，得再生的稻秸桿基鉻離子吸附材料；再將上述再生材料置于含鉻廢水中，進行鉻離子吸附。如此8個循環(huán)，稻秸桿基吸附材料的鉻離子吸附量仍達79mg/g，大于初次吸附量的75%。
【權利要求】
1.一種稻秸桿基鉻離子吸附材料的制備方法，其特征在于:1)清潔稻秸桿:將稻秸桿漂洗、烘干；2)稻秸桿粉碎:將清潔后的稻秸桿置于粉碎機中，粉碎成粒徑為40?80目的顆粒；3)超聲波處理:將粉碎后的稻秸桿與2%的乙酸水溶液混合，稻秸桿與乙酸水溶液的料/液比為1/10?1/4(重量(g)/體積(mL))，將上述混合物置于超聲波清洗機中，超聲波作用30?60分鐘，取出，過濾，用去離子水洗凈，干燥，得超聲波處理的稻秸桿；其中，超聲波的作用功率為200?1000W ；4)淀粉改性:將超聲波處理的稻秸桿置于水溶性淀粉溶液中10?60分鐘，取出，置于干燥箱中，于100?140°C干燥6?12小時，冷卻，用去離子水洗凈，干燥，得稻秸桿基鉻離子吸附材料；其中，水溶性淀粉溶液的溶劑為去離子水，質量濃度為1%?10%。
【文檔編號】C02F1/28GK103432999SQ201310366799
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月21日 優(yōu)先權日:2013年8月21日
【發(fā)明者】藍碧健 申請人:太倉碧奇新材料研發(fā)有限公司