一種利用互花米草基生物炭處理含銅廢水的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用互花米草基生物炭處理含銅廢水的方法，具體實(shí)施步驟如下：將互花米草水洗、干燥，篩分至100目，置于管式爐中，在流量80~120mL/min的二氧化碳?xì)夥障乱?℃/min的升溫速率加熱至300~700℃，并停留2h；調(diào)節(jié)含銅廢水的初始pH值為3~6；向含銅廢水中加入互花米草基生物炭。其中，生物炭的投加量為1g/L，含銅廢水的折合為銅含量的初始濃度為50~100mg/L，反應(yīng)時(shí)間為0.5~96h。本發(fā)明的優(yōu)勢在于利用二氧化碳的氣化作用，提升了互花米草基生物炭的空隙結(jié)構(gòu)和比表面積，抑制生物炭內(nèi)部無機(jī)碳酸鹽的分解，使互花米草基生物炭對重金屬銅的最大吸附容量提升至90mg/g，比氮?dú)鈿夥罩苽涞玫缴锾康奈搅扛?0%左右，同時(shí)還解決了入侵植物資源化利用的問題。
【專利說明】一種利用互花米草基生物炭處理含銅廢水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種含銅廢水的吸附處理工藝，尤其涉及一種利用互花米草基生物炭處理含銅廢水的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]銅是最常見、應(yīng)用最廣泛的一種有毒重金屬，主要來源于金屬加工、電鍍、造紙、煉油廠泥漿、木材防腐劑、化肥等工業(yè)廢水中。銅是生命必需的微量元素，但是過量的銅對人體、動(dòng)植物都有危害。人體攝入過量的銅后會(huì)引起肝臟和中樞神經(jīng)中毒，且銅鹽的毒性更大，IOg銅鹽就可致死。水中含銅量達(dá)到0.01mg/L時(shí)，對水體自凈有明顯抑制作用，超過3mg/L有異味產(chǎn)生，超過15mg/L將無法飲用。植物吸收銅離子后，會(huì)固定于植物根部，妨礙養(yǎng)分吸收，灌溉水中銅離子濃度過高時(shí)可直接導(dǎo)致作物枯死。因此，尋找一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的技術(shù)去除水中重金屬銅具有重要意義。
[0003]目前處理含銅廢水的方法主要有化學(xué)沉淀法、膜分離法和吸附法等?；瘜W(xué)法處理成本低、效果好，但會(huì)產(chǎn)生大量化學(xué)污泥，造成二次污染。膜分離處理效率高，且不存在二次污染，但設(shè)備投資與運(yùn)行成本很高，不具有可持續(xù)。而吸附法由于處理工藝簡單，適用范圍廣且材料成本低廉被認(rèn)為是最具推廣潛力的一種處理方法。在眾多吸附材料中，生物炭作為一種來源廣泛制備簡單的吸附材料尤為引人關(guān)注。傳統(tǒng)氮?dú)鈿夥障聼峤獾玫降纳锾繉τ谥亟饘巽~的吸附效果不理想，因而改良制備工藝，提高生物炭的重金屬銅的吸附性能具有十分重要的意義。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種利用互花米草基生物炭處理含銅廢水的方法。在二氧化碳熱解氣氛下，互花米草基生物炭的空隙結(jié)構(gòu)和比表面積得到顯著提升，內(nèi)部無機(jī)碳酸鹽的分解得到了有效控制，從而影響生物炭的重金屬吸附性能。在近中性pH條件下處理含銅廢水時(shí)，二氧化碳?xì)夥障轮苽涞幕セ撞莼锾繉χ亟饘巽~的去除效率明顯高于傳統(tǒng)吸附劑。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種利用互花米草基生物炭處理含銅廢水的方法，包括以下步驟:
O將互花米草水洗、干燥，置于管式爐中，在流量8(Tl20mL/min的二氧化碳?xì)夥障乱?0C /min的升溫速率加熱至30(T700°C熱解，并停留2h，制得互花米草基生物炭備用；
2)調(diào)節(jié)含銅廢水的初始pH值；
3)向步驟2)含銅廢水中投加互花米草基生物炭，旋轉(zhuǎn)混合反應(yīng)；其中互花米草基生物炭的投加量為lg/L，含銅廢水的折合為銅含量的初始濃度為5(T100mg /L，反應(yīng)時(shí)間為0.5~96h。
[0006]進(jìn)一步地，所述步驟I)中，互花米草的粒徑為小于100目。
[0007]進(jìn)一步地，所述步驟I)中，熱解溫度為700°C (吸附性能最好)。[0008]進(jìn)一步地，所述步驟2)中，調(diào)節(jié)含銅廢水的初始pH值為3飛。
[0009]進(jìn)一步地，所述步驟3)中，含銅廢水的折合為銅含量的初始濃度為IOOmg /L。
[0010]進(jìn)一步地，所述步驟3)中，反應(yīng)時(shí)間為60h (最佳反應(yīng)時(shí)間)。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
二氧化碳熱解氣氛提升了互花米草基生物炭的空隙結(jié)構(gòu)和比表面積，抑制生物炭內(nèi)部無機(jī)碳酸鹽的分解，從而顯著提高了互花米草基生物炭對重金屬銅的吸附容量，同時(shí)還解決了入侵植物資源化利用的問題。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面對本發(fā)明的具體實(shí)施例作進(jìn)一步的說明。
[0013]實(shí)施例1
一種利用互花米草基生物炭處理含銅廢水的方法，包括以下步驟:
a.將互花米草水洗、干燥，置于管式爐中，在流量100mL/min的二氧化碳?xì)夥障乱?°C/min的升溫速率加熱至700°C熱解,并停留2h,制得互花米草基生物炭備用；
b.配制體積為2L初始濃度為100mg/L(折合為Cu含量)的含銅廢水裝入玻璃瓶中，采用硝酸溶液調(diào)節(jié)初始P H值為5 ;
c.將步驟a所得的互花米草基生物炭加入到步驟b的玻璃中，其中，互花米草基生物炭的投加量為lg/L,后將玻璃密封,放置于旋轉(zhuǎn)混合器中反應(yīng)60h后取樣IOmL,用0.45 μ m醋酸纖維素過濾膜過濾，測定銅元素含量。
[0014]互花米草基生物炭對重金屬銅的吸附量達(dá)90mg/g，比氮?dú)鈿夥罩苽涞玫缴锾康奈搅扛?0%左右。
[0015]實(shí)施例2
本實(shí)例與實(shí)例I不同的是含銅廢水的初始PH值為6，處理過后，互花米草基生物炭對重金屬銅的吸附量達(dá)75mg/g，比氮?dú)鈿夥罩苽涞玫缴锾康奈搅扛?0%左右。
[0016]實(shí)施例3
本實(shí)例與實(shí)例I不同的是含銅廢水的初始PH值為4，處理過后，互花米草基生物炭對重金屬銅的吸附量達(dá)70mg/g，比氮?dú)鈿夥罩苽涞玫缴锾康奈搅扛?0%左右。
[0017]從以上實(shí)施例得知，使用二氧化碳?xì)夥罩苽浠セ撞莼锾磕茱@著提高其對重金屬銅的去除效率。
【權(quán)利要求】
1.一種利用互花米草基生物炭處理含銅廢水的方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將互花米草水洗、干燥，置于管式爐中，在流量8(Tl20mL/min的二氧化碳?xì)夥障乱?0C /min的升溫速率加熱至30(T700°C熱解，并停留2h，制得互花米草基生物炭備用； 2)調(diào)節(jié)含銅廢水的初始pH值； 3)向步驟2)含銅廢水中投加互花米草基生物炭，旋轉(zhuǎn)混合反應(yīng)；其中互花米草基生物炭的投加量為lg/L，含銅廢水的折合為銅含量的初始濃度為5(T100mg /L，反應(yīng)時(shí)間為0.5~96h。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用互花米草基生物炭處理含銅廢水的方法，其特征在于，所述步驟I)中，互花米草的粒徑為小于100目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用互花米草基生物炭處理含銅廢水的方法，其特征在于，所述步驟I)中熱解溫度為700°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用互花米草基生物炭處理含銅廢水的方法，其特征在于，所述步驟2)中，調(diào)節(jié)含銅廢水的初始pH值為3~6。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用互花米草基生物炭處理含銅廢水的方法，其特征在于，所述步驟3)中，含銅廢水的折合為銅含量的初始濃度為IOOmg /L。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用互花米草基生物炭處理含銅廢水的方法，其特征在于，所述步驟3)中，反應(yīng)時(shí)間為60h。
【文檔編號(hào)】B01J20/30GK104016512SQ201410254402
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】汪洋, ?？? 馬顯龍, 陳俊宇, 陳雯, 劉強(qiáng) 申請人:上海大學(xué)