一種用于處理含鋅廢水吸附劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于處理含鋅廢水吸附劑的制備方法，將玉米芯粉碎，加入氫氧化鈉溶液浸泡,再用水洗滌玉米芯粉至中性，得玉米芯纖維素，加入聚丙烯酸鈉和水，在溫度為70?90℃下干燥1?2h，得改性玉米芯粉；取滸臺粉和硫脲加入超聲波攪拌器，再加入適量水進行超聲反應(yīng)，將反應(yīng)后的糊狀物干燥，得改性滸臺粉；將改性玉米芯粉、改性滸臺粉加入攪拌器，加入磁性氧化鐵和殼聚糖，再加入水調(diào)成糊狀，將糊狀物放入微波加熱設(shè)備，在溫度為100?120℃下微波干燥2?3h，冷卻至室溫，研磨，即得用于處理含鋅廢水的吸附劑。本發(fā)明吸附劑具有原料來源廣泛、成本低廉、比表面積大、吸附容量大、吸附效率高、制備工藝簡單等優(yōu)點，對廢水鋅離子具有很好的吸附性能。
【專利說明】
一種用于處理含鋅廢水吸附劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及吸附材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種用于處理含鋅廢水吸附劑的制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著重金屬工業(yè)的發(fā)展、重金屬廢水未加處理的任意排放，導(dǎo)致了重金屬 離子在自然水體中的含量日益增加，由此所導(dǎo)致的水污染事件頻頻發(fā)生。重金屬是造成環(huán) 境污染問題的重要原因之一，當(dāng)重金屬進入到環(huán)境中，是不能被生物降解為無害物質(zhì)的，同 時水中的懸浮顆粒通過對重金屬離子的吸附和沉淀作用，使得水體重金屬長期污染就此產(chǎn) 生。更有甚者，存在于生物體內(nèi)的重金屬經(jīng)過累積、富集，還參與生物圈循環(huán)，危害人體健 康，是對生態(tài)環(huán)境危害極大的一類污染物。水體重金屬污染已經(jīng)成為了全社會關(guān)注的一個 世界性的的環(huán)境問題。
[0003] 鋅是一種在地球上儲量較為豐富的重金屬資源。我國鋅礦資源儲量居世界第二 位，鋅資源并廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)如冶煉、制藥及食品行業(yè)之中。鋅是人體健康不可缺 少的元素，它廣泛存在于人體肌肉及骨骼中，但是含量甚微，如果超量就會發(fā)生嚴重后果。 含鋅廢水的主要來源為電鍍廢水它的排放對人體健康和工農(nóng)業(yè)活動具有嚴重危害，具有持 久性、毒性大、污染嚴重等危害，一旦進入環(huán)境后不能被生物降解，大多數(shù)參與食物鏈循 環(huán)，并最終在生物體內(nèi)積累，破壞生物體正常生理代謝活動，危害人體健康。因此，如何經(jīng)濟 有效地處理含鋅廢水便成為我國重要的研究方向之一。
[0004] 含鋅廢水的處理方法包括化學(xué)沉淀法、混凝沉淀法、離子交換法、吸附法等。由于 吸附法具有工藝流程簡單、處理效果好、可操作性強等優(yōu)點，因此在處理含鋅廢水中得到廣 泛的應(yīng)用。其中活性炭作為一種有效的廢水處理吸附劑可用于大多數(shù)重金屬、有機分子的 除去且吸附能力強，只是活性炭資源有限，大批量治理廢水造價高，壽命短，再生操作費用 高，較難在經(jīng)濟尚不發(fā)達的地區(qū)得到廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)有的高分子吸附劑、利用廢棄物制備的 吸附劑和復(fù)合吸附劑等也存在成本高、吸附效率低、易產(chǎn)生二次污染等問題。因此，如何提 高吸附劑的吸附效率和減少使用過程中造成的二次污染問題是當(dāng)今的研究熱點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對現(xiàn)有吸附劑存在的問題，提供一種比表面積大、吸附容量大、吸附效率 高、成本低、制備工藝簡單、安全環(huán)保的除鋅吸附劑。
[0006] 為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)： 一種用于處理含鋅廢水吸附劑的制備方法，是以質(zhì)量比為100:8-12:40-60:5-10:4-7: 5-10的玉米芯、聚丙烯酸鈉、滸臺粉、硫脲、磁性氧化鐵和殼聚糖作為原料，通過微波加熱法 制成吸附劑:所述方法具體操作步驟如下： (1)將100份玉米芯粉碎，加入氫氧化鈉溶液浸泡玉米芯粉3-5h，再用水洗滌玉米芯粉 至中性，得玉米芯纖維素;在玉米芯纖維素中加入8-12份聚丙烯酸鈉，加入100-120份水，在 溫度為70-90°C下干燥1-2h，得改性玉米芯粉； (2) 取滸臺粉40-60份和硫脲5-10份加入超聲波攪拌器，再加入適量水進行超聲反應(yīng)， 將反應(yīng)后的糊狀物置于80-100 °C的烘箱中加熱干燥1 _2h，得改性滸臺粉； (3) 將上述改性玉米芯粉、改性滸臺粉加入攪拌器，加入磁性氧化鐵4-7份和殼聚糖5-10份，再加入水調(diào)成糊狀，將糊狀物放入微波加熱設(shè)備，在溫度為100_120°C下微波干燥2-3h，冷卻至室溫，研磨，即得用于處理含鋅廢水的吸附劑。
[0007] 優(yōu)選的，以上步驟(1)是將玉米芯粉碎至40-60目。
[0008] 優(yōu)選的，以上所述氫氧化鈉的濃度為3-5mol/L。
[0009]優(yōu)選的，以上所述滸臺粉是將新鮮滸臺粉洗凈，干燥至含水量為10%，再粉碎至80 目，即得滸臺粉。
[0010] 優(yōu)選的，以上步驟（2)所述的超聲反應(yīng)是在超聲頻率為40-60kHz下超聲反應(yīng)30-60min〇
[0011] 優(yōu)選的，以上所述磁性氧化鐵的粒徑為60目。
[0012] 優(yōu)選的，以上步驟(3)所述微波的功率為200-300W。
[0013] 優(yōu)選的，以上步驟⑶所述研磨是將物料研磨至粒徑為0 ? 5-1 ? 0mm〇
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果為： 1、本發(fā)明制備的吸附劑具有原料來源廣泛、成本低廉、比表面積大、吸附容量大、吸附 效率高、制備工藝簡單、環(huán)保易降解等優(yōu)點，對鋅離子具有很好的吸附性能，在工業(yè)廢水處 理中具有廣闊的市場前景。
[0015] 2、本發(fā)明以農(nóng)作物廢棄物玉米芯作為主要原料，不僅原料來源廣泛，價格低廉，還 能實現(xiàn)廢棄物的資源化回收利用。
[0016] 3、本方法利用氫氧化鈉和聚丙烯酸鈉對玉米芯進行改性，可以去除玉米芯的色 素、木質(zhì)素和半纖維素等物質(zhì)，由于聚丙烯酸鈉分子鏈上具有大量的羧基等活性基團，具有 吸附鋅離子的作用，提高吸附劑的吸附性能。
[0017] 4、本發(fā)明以分布廣泛、繁殖速度快、生長周期短的滸苔作為原料，不但為滸臺災(zāi)害 提供了有效處理途徑，滸臺的多空結(jié)構(gòu)可為重金屬提供有效地吸附位點，同時滸臺富含蛋 白質(zhì)、多糖及粗纖維等多種大分子物質(zhì)，含有大量的羥基、羧基和氨基等官能團，可與鋅離 子發(fā)生較為完全的絡(luò)合反應(yīng)，從而達到更好的吸附效果。
[0018] 5、本方法采用超聲波處理滸臺粉，能夠快速破碎植物的細胞壁，使更多的內(nèi)部功 能團暴露出來與金屬離子結(jié)合，對廢水鋅離子的吸附效果顯著提高。
[0019] 6、本發(fā)明采用硫脲對滸臺粉進行改性，可以使吸附劑賦予更大的比表面積和吸附 容量，提高吸附劑對鋅離子的吸附性能。
[0020] 7、本方法在吸附劑的制備中加入磁性氧化鐵，可提高吸附劑的吸附容量大和吸附 效率。
[0021] 8、本發(fā)明采用微波法加熱，具有加熱速度快、受熱體系溫度均勻、耗能低等優(yōu)點。
[0022] 9、本發(fā)明方法制得的吸附劑具有良好的吸附性能，其中吸附劑的比表面積為240- 280m2/g，對鋅離子的吸附率達到98%以上。
【具體實施方式】
[0023]下面將結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進一步說明，但不限于本發(fā)明的保護范圍。
[0024] 實施例1 一種用于處理含鋅廢水吸附劑的制備方法，具體操作步驟如下： (1) 將100kg玉米芯粉碎，加入濃度為5mol/L的氫氧化鈉溶液浸泡玉米芯粉3h，再用水 洗滌玉米芯粉至中性，得玉米芯纖維素;在玉米芯纖維素中加入8kg聚丙烯酸鈉，加入100kg 水，在溫度為70°C下干燥2h，得改性玉米芯粉； (2) 取滸臺粉50kg和硫脲8kg加入超聲波攪拌器，再加入100kg水，在超聲頻率為40kHz 下超聲反應(yīng)60min，將反應(yīng)后的糊狀物置于80°C的烘箱中加熱干燥2h，得改性滸臺粉； (3) 將上述改性玉米芯粉、改性滸臺粉加入攪拌器，加入磁性氧化鐵5kg和殼聚糖5kg， 再加入水調(diào)成糊狀，將糊狀物放入微波加熱設(shè)備，在功率為200W、溫度為100 °C下微波干燥 3h，冷卻至室溫，將物料研磨至粒徑為0.5_，即得用于處理含鋅廢水的吸附劑。
[0025] 實施例2 一種用于處理含鋅廢水吸附劑的制備方法，具體操作步驟如下： (1) 將100kg玉米芯粉碎，加入濃度為3mol/L的氫氧化鈉溶液浸泡玉米芯粉5h，再用水 洗滌玉米芯粉至中性，得玉米芯纖維素；在玉米芯纖維素中加入10kg聚丙烯酸鈉，加入 120kg水，混合均勻，在溫度為80 °C下干燥1.5h，得改性玉米芯粉； (2) 取滸臺粉40kg和硫脲5kg加入超聲波攪拌器，再加入100kg水，在超聲頻率為50kHz 下超聲反應(yīng)45min，將反應(yīng)后的糊狀物置于90°C的烘箱中加熱干燥1.5h，得改性滸臺粉； (3) 將上述改性玉米芯粉、改性滸臺粉加入攪拌器，加入磁性氧化鐵4kg和殼聚糖8kg， 再加入水調(diào)成糊狀，將糊狀物放入微波加熱設(shè)備，在功率為250W、溫度為120 °C下微波干燥 2h，冷卻至室溫，將物料研磨至粒徑為0.5_，即得用于處理含鋅廢水的吸附劑。
[0026] 實施例3 一種用于處理含鋅廢水吸附劑的制備方法，具體操作步驟如下： (1) 將100kg玉米芯粉碎，加入濃度為3mol/L的氫氧化鈉溶液浸泡玉米芯粉5h，再用水 洗滌玉米芯粉至中性，得玉米芯纖維素；在玉米芯纖維素中加入10kg聚丙烯酸鈉，加入 120kg水，混合均勻，在溫度為90 °C下干燥lh，得改性玉米芯粉； (2) 取滸臺粉60kg和硫脲10kg加入超聲波攪拌器，再加入150kg水，在超聲頻率為60kHz 下超聲反應(yīng)30min，將反應(yīng)后的糊狀物置于100°C的烘箱中加熱干燥1.5h，得改性滸臺粉； (3) 將上述改性玉米芯粉、改性滸臺粉加入攪拌器，加入磁性氧化鐵7kg和殼聚糖9kg， 再加入水調(diào)成糊狀，將糊狀物放入微波加熱設(shè)備，在功率為300W、溫度為100 °C下微波干燥 3h，冷卻至室溫，將物料研磨至粒徑為1.0_，即得用于處理含鋅廢水的吸附劑。
[0027] 實施例4 一種用于處理含鋅廢水吸附劑的制備方法，具體操作步驟如下： (1) 將100kg玉米芯粉碎，加入濃度為5mol/L的氫氧化鈉溶液浸泡玉米芯粉3h，再用水 洗滌玉米芯粉至中性，得玉米芯纖維素；在玉米芯纖維素中加入12kg聚丙烯酸鈉，加入 120kg水，混合均勻，在溫度為80 °C下干燥2h，得改性玉米芯粉； (2) 取滸臺粉50kg和硫脲10kg加入超聲波攪拌器，再加入120kg水，在超聲頻率為40kHz 下超聲反應(yīng)60min，將反應(yīng)后的糊狀物置于90°C的烘箱中加熱干燥2h，得改性滸臺粉； (3) 將上述改性玉米芯粉、改性滸臺粉加入攪拌器，加入磁性氧化鐵5kg和殼聚糖10kg， 再加入水調(diào)成糊狀，將糊狀物放入微波加熱設(shè)備，在功率為250W、溫度為100 °C下微波干燥 3h，冷卻至室溫，將物料研磨至粒徑為1.0_，即得用于處理含鋅廢水的吸附劑。
[0028] 以下對實施例1-4制得的吸附劑進行吸附性能的測定。其中采用比表面積測定吸 附劑的比表面積。采用原子吸收分光光度法測定鋅離子的濃度，再根據(jù)以下公式計算出吸 附率，測定結(jié)果如下表所示。
[0029] r)=(C〇-Ci)X100% /Co 其中Co、Ci為廢水中鋅離子吸附前后的含量(mg/L)，g為吸附率。
[0030] 從測定結(jié)果可以看出，本發(fā)明制備的吸附劑具有較大的比表面積，對鋅離子的吸 附率達到98%以上，在鎘離子廢水處理中具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0031] 以上內(nèi)容不能認定本發(fā)明具體實施只局限于這些說明，對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng) 當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種用于處理含鋅廢水吸附劑的制備方法，其特征在于：是以質(zhì)量比為100 :8-12: 40-60 : 5-10 :4-7 : 5-10的玉米芯、聚丙稀酸鈉、消1臺粉、硫脲、磁性氧化鐵和殼聚糖作為原 料，通過微波加熱法制成吸附劑:所述方法具體操作步驟如下： (1) 將100份玉米芯粉碎，加入氫氧化鈉溶液浸泡玉米芯粉3-5h，再用水洗滌玉米芯粉 至中性，得玉米芯纖維素;在玉米芯纖維素中加入8-12份聚丙烯酸鈉，加入100-120份水，在 溫度為70_90°C下干燥l_2h，得改性玉米芯粉； (2) 取滸臺粉40-60份和硫脲5-10份加入超聲波攪拌器，再加入適量水進行超聲反應(yīng)， 將反應(yīng)后的糊狀物置于80-100 °C的烘箱中加熱干燥1 _2h，得改性滸臺粉； (3) 將上述改性玉米芯粉、改性滸臺粉加入攪拌器，加入磁性氧化鐵4-7份和殼聚糖5-10份，再加入水調(diào)成糊狀，將糊狀物放入微波加熱設(shè)備，在溫度為100_120°C下微波干燥2-3h，冷卻至室溫，研磨，即得用于處理含鋅廢水的吸附劑。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于處理含鋅廢水吸附劑的制備方法，其特征在于：步驟（1)是 將玉米芯粉碎至40-60目。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于處理含鋅廢水吸附劑的制備方法，其特征在于:所述氫氧化 鈉的濃度為3-5mol/L。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于處理含鋅廢水吸附劑的制備方法，其特征在于:所述滸臺粉 是將新鮮滸臺粉洗凈，干燥至含水量為10%，再粉碎至80目，即得滸臺粉。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于處理含鋅廢水吸附劑的制備方法，其特征在于：步驟(2)所 述的超聲反應(yīng)是在超聲頻率為40_60kHz下超聲反應(yīng)30-60min。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于處理含鋅廢水吸附劑的制備方法，其特征在于:所述磁性氧 化鐵的粒徑為60目。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于處理含鋅廢水吸附劑的制備方法，其特征在于：步驟(3)所 述微波的功率為200-300W。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于處理含鋅廢水吸附劑的制備方法，其特征在于：步驟(3)所 述研磨是將物料研磨至粒徑為0.5-1.0_。
【文檔編號】B01J20/24GK106000348SQ201610618408
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年8月1日
【發(fā)明人】凌雪木
【申請人】廣西南寧桂爾創(chuàng)環(huán)?？萍加邢薰?br>