CN101690882A - 一种去除水中重金属离子的天然吸附剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明一种去除水中重金属离子的天然吸附剂及其制备方法和应用，涉及水处理技术及应用。本发明去除水中重金属离子的天然吸附剂的制备方法及应用包括如下步骤：清洗贝壳，除去表面的污垢和残余的腐肉；将清洗干净的贝壳烘干，再经破碎机进行初步破碎，最后用球磨机对其进行粉碎、研磨，得到贝壳粉吸附剂。本发明以贝壳为原料制备的天然吸附剂具有如下特点：吸附能力强、经济环保，贝壳来源充足、环境友好。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术及应用，尤其涉及一种去除水中重金属离子的天然吸附剂及其制备方法和应用。
背景技术
随着社会的发展尤其是工业化进程的加快，随之而来的一个严峻问题是越来越多的重金属通过工业污水、大气沉降等各种途径进入天然水体中，天然水体受到不同程度的重金属污染。重金属由于自身不能被自然降解，进而易通过食物链进入人体，严重危害人类健康，因此水体中的重金属污染越来越引起人们的注意。
传统的重金属污染废水处理技术包括沉淀法、离子交换法、电化学法和活性炭吸附法等。这些方法投资成本高，操作管理麻烦，并且存在二次污染，不能很好的解决金属和水资源再利用等问题。近年来，国内外都开始关注用天然矿物或生物质作为吸附剂处理重金属废水，目前已经开发研究的这类吸附材料很多，如沸石、粘土、膨润土、高岭土、粉煤灰、泥煤以及农业副产品等，但其效果仍不尽人意。因此，寻求高效廉价的吸附材料一直是人们研究的目标之一。
在众多的海产品中，贝类海产品以其味美价廉，营养丰富而受到人们的喜爱，但与此同时弃置的贝壳却堆积如山成为垃圾，这不仅对环境造成极大污染的同时也造成资源的浪费。贝壳中主要成分是CaCO3，另含少量有机物及微量元素Zn、Mg、P、Si、Fe、K等。目前，贝壳一般被磨成粗粉，作为饲料添加剂、肥料和肥料添加剂。近几年，随着人们对贝壳结构和成分的进一步认识，开始利用其制作生物药品、护肤品、涂料、除菌材料(发明专利号：200610122457.5)和脱硫剂(张雷，贝壳类新型钙基脱硫剂的试验研究，2003)等。但利用其优良的孔隙结构制备重金属离子吸附材料的想法还未见报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种去除水中重金属离子的天然吸附剂的制备方法及应用。
本发明的一种去除水中重金属离子的天然吸附剂，是贝类生物的外壳经粉碎、研磨的粉末状吸附剂。
所述的去除水中重金属离子的天然吸附剂的制备方法，其特征在于，由贝类生物的外壳经粉碎、研磨制成。
所述的去除水中重金属离子的天然吸附剂的制备方法，包括如下步骤：
1)收集废弃的海洋贝类生物的外壳，直接用清水除去贝壳表面的污垢(污泥和附生物)和残余的腐肉；
2)将清洗干净的贝壳在80～90下烘干12小时，再经破碎机进行初步破碎，最后用球磨机对其进行粉碎、研磨，控制粒径为200～400目，得到天然贝壳粉吸附剂；
所述的贝壳包括蛏子、青蛤、文蛤、牡蛎、贻贝、扇贝和河蚌中的一种或一种以上混合使用。
所述的去除水中重金属离子的天然吸附剂的应用，将所述的吸附剂直接播撒在受重金属污染的水体中或将贝壳粉吸附剂填装在透水性好的袋子中，然后放入受污染的水体中。
作为吸附剂用于河水、地下水、海水、湖泊以及工业废水水体中重金属离子的去除。
所述的贝壳包括：蛏子壳、青蛤壳、文蛤壳、牡蛎壳、贻贝壳、扇贝壳和河蚌壳中的一种或一种以上混合使用；所述的水中的重金属离子包括铅离子、镉离子等。
本发明是根据贝壳具优良的孔隙结构且可与金属离子发生离子交换和表面沉淀的性质，将其制成粉末状的天然吸附剂。本发明的贝壳粉吸附剂，作为高效经济的天然吸附材料，适用于去除各类受污染水体如河水、地下水、海水、湖泊及工业废水中所含的铅离子、镉离子。
本发明以贝壳为原料制备的天然吸附剂具有如下特点：
1)吸附能力强：对铅离子的吸附容量可达到666.7mg/g，对镉离子的吸附容量可达到222.2mg/g，吸附容量远高于目前常用的各类吸附剂。
2)制备简单：只需将贝壳清洗干净，再经物理破碎和研磨的方法加工成合适粒径的粉末。
3)经济环保：贝壳来源充足，价格低廉，有利于大量生产，而且应用贝壳粉吸附剂可以减轻贝壳对环境造成的污染问题。
4)环境友好：制备和使用过程中不需要加入任何有机溶剂，且贝壳为天然物质，生态风险小。
附图说明
图1本发明吸附剂对铅离子的吸附等温线；
图2本发明吸附剂对镉离子的吸附等温线。
具体实施方式
实施例1
1)贝壳清洗：用清水除去贝壳表面的污垢(污泥和附生物)和残余的腐肉；
2)低温烘干：将清洗干净的贝壳在80～90℃下烘干12小时；
3)粗粉碎：采用破碎机对已烘干的贝壳进行初步破碎；
4)细粉碎：将经粗粉碎的贝壳用球磨机粉碎、研磨，控制粒径为200～400目，得到贝壳粉吸附剂。
实施例2
将铅离子浓度分别为50～500mg/l的水溶液作为被处理水。将被处理水的pH调整到5.3±0.1。将0.06g制备好的贝壳粉吸附剂加到200mL的该被处理水中，在25℃下振荡24h(吸附达到平衡)。根据平衡后被处理水中的铅离子浓度计算得到此条件下铅离子的最高吸附量可达555.6mg/g(附图1)。
实施例3：
将镉离子浓度分别为10～300mg/L的水溶液作为被处理水。将被处理水的pH调整到5.3±0.1。将0.06g制备好的贝壳粉吸附剂加到100mL的该被处理水中，在25℃下振荡24h(吸附达到平衡)。根据平衡后被处理水中的镉离子浓度计算得到此条件下镉离子的最高吸附量可达204.1mg/g(附图2)。
实施例4：
改变实施例2中温度为40℃，其余条件同实施例2。铅离子的最高吸附量可达666.7mg/g(附图1)。
实施例5：
改变实施例3中温度为40℃，其余条件同实施例3。镉离子的最高吸附量可达204.1mg/g(附图2)。
实施例6：
改变实施例2中温度为55℃，其余条件同实施例2。铅离子的最高吸附量可达666.7mg/g(附图1)。
实施例7：
改变实施例3中温度为55℃，其余条件同实施例3。镉离子的最高吸附量可达222.2mg/g(附图2)。
Claims (7)
1.-种去除水中重金属离子的天然吸附剂，其特征在于，是贝类生物的外壳经粉碎、研磨的粉末状吸附剂。
2.一种权利要求1所述的去除水中重金属离子的天然吸附剂的制备方法，其特征在于，由贝类生物的外壳经粉碎、研磨制成。
3.如权利要求2所述的去除水中重金属离子的天然吸附剂的制备方法，包括如下步骤：
1)收集废弃的海洋贝类生物的外壳，直接用清水除去贝壳表面的污垢和残余的腐肉；
2)将清洗干净的贝壳在80～90℃下烘干12小时，再经破碎机进行初步破碎，最后用球磨机对其进行粉碎、研磨，控制粒径为200～400目，得到天然贝壳粉吸附剂。
4.如权利要求2所述的去除水中重金属离子的天然吸附剂的制备方法，其特征在于，所述的贝壳包括蛏子壳、青蛤壳、文蛤壳、牡蛎壳、贻贝壳、扇贝壳和河蚌壳中的一种或一种以上混合使用。
5.一种权利要求1或2所述的去除水中重金属离子的天然吸附剂的应用，其特征在于，将所述的吸附剂直接播撒在受重金属污染的水体中或将贝壳粉吸附剂填装在透水性好的袋子中，然后放入受污染的水体中。
6.如权利要求5所述的去除水中重金属离子的天然吸附剂的应用，其特征在于，该吸附剂用于去除水中铅离子、镉离子重金属离子。
7.如权利要求5所述的去除水中重金属离子的天然吸附剂的应用，其特征在于，该吸附剂用于河水、地下水、海水、湖泊以及工业废水水体中重金属离子的去除。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20100407 |