CN101721983A - 利用农业废弃物制备复合吸附剂的方法 - Google Patents

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Abstract

一种环保领域的利用农业废弃物制备复合吸附剂的方法，该方法包括如下步骤：步骤一，取农业废弃物，之后放入可溶性钙盐的水溶液中，真空浸渍，过滤并烘干，得固体物质；步骤二，将步骤一所得固体物质放入溶液中，真空浸渍，过滤并干燥，真空中高温烧结，即得复合吸附剂；所述溶液为I价金属的强碱的水溶液、I价金属的碳酸盐的水溶液或者锌的强酸盐的水溶液。本发明的方法成本低，工艺简单，制备所得复合吸附剂除磷的效果好，速度快，环境友好。

Description

利用农业废弃物制备复合吸附剂的方法
技术领域
本发明涉及一种环保领域的制备方法，具体是一种利用农业废弃物制备复合吸附剂的方法。
背景技术
我国湖泊受污染比较严重，处于富营养化状态的湖泊已经达50％以上。富营养化指在人类活动影响下，湖泊、水库、缓慢流动的河流以及某些近海水体中营养物质(一般指含营养元素氮和磷的化合物)过量。富营养化水体中植物(如藻类及大型植物)的大量生长，消耗大量的溶解氧，使水体溶解氧含量急剧降低，导致水质恶化，甚至影响生态平衡。在自然界水体中，磷元素比氮元素更容易富集造成污染，控制水体中的磷含量通常是防止水体富营养化的关键。我国的农业废弃物，除少部分用作工业深加工的原料，其余大部分被焚烧或废弃，不仅影响生态美观，而且浪费了农业废弃物的可利用价值，造成了环境污染、土壤矿化以及其他损失。
经对现有技术的文献检索发现，中国发明专利公开号：CN1817438，披露了“一种用离子吸附型稀土制备污水除磷吸附剂的方法”，该方法将离子吸附型稀土矿与粘土按10∶0.5～4的重量比配制、造粒、在温度为500～800℃下，焙烧1～3小时，入反应器先用酸活化液循环活化4～8小时，然后用碱液调节活化液pH值为8～12，再循环活化处理4～8小时，再在温度为100～120℃下，干燥半小时，然后再以每分钟10-20℃的升温速率升温，最终温度为400～700℃下焙烧0.5～2小时，冷却后制得离子吸附型稀土吸附剂。但是该吸附剂的制备成本相对高，工艺过程繁琐。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用农业废弃物制备复合吸附剂的方法。本发明的方法成本低，工艺简单，制备所得复合吸附剂除磷的效果好，速度快，环境友好。
本发明是通过以下的技术方案实现的，
步骤一，取农业废弃物，之后放入可溶性钙盐的水溶液中，真空浸渍，过滤并烘干，得固体物质；
步骤二，将步骤一所得固体物质放入溶液中，真空浸渍，过滤并干燥，真空中高温烧结，即得复合吸附剂；
所述溶液为I价金属的强碱的水溶液、I价金属的碳酸盐的水溶液或者锌的强酸盐的水溶液。
步骤一中，所述农业废弃物为谷壳、稻壳、椰子壳、茭白叶、稻秆、玉米秸秆或豆秆。
步骤一中，所述可溶性钙盐为氯化钙、醋酸钙、碳酸氢钙、硝酸钙或磷酸二氢钙。
步骤一中，所述可溶性钙盐的水溶液的浓度为0.01～0.2mol/L。
步骤一中，所述浸渍的时间为12～48小时。
步骤一中，所述烘干的温度为80～180℃。
步骤二中，所述溶液为氢氧化钾的水溶液、氢氧化钠的水溶液、碳酸钾的水溶液、碳酸钠的水溶液或氯化锌的水溶液。
步骤二中，所述溶液的浓度为0.5～3mol/L。
步骤二中，所述浸渍的时间为5～30小时。
步骤二中，所述高温烧结具体为：700～1000℃，升温速度为5～15℃/分，时间1～5小时。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明的方法成本低，工艺简单，制备所得复合吸附剂除磷的效果好，速度快，环境友好；本发明的方法制备的复合吸附剂具有发达的纳米孔结构、比表面积高，复合吸附剂由不溶性钙盐和多孔炭基体组成，在制备多孔炭的同时将有除磷作用的不溶性钙盐分布在多孔炭基体上，复合吸附剂的比表面积为50～1900m2/g，平均孔径2.2～2.5nm。
具体实施方式
本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。
实施例1
步骤一，取稻壳，粉碎后加入到0.01mol/L CaCl2的水溶液中，真空浸渍12小时，过滤，放入烘箱中在80℃下烘干，得固体物质；
步骤二，将步骤一所得固体物质放入0.5mol/L K2CO3的溶液中，真空浸渍5小时，然后烘干样品，之后放入真空烧结炉中，以5℃/分的速度升温至700℃，保温1小时。
实施效果：
本实施例所得复合吸附剂比表面积为825.2m2/g，平均孔径2.3nm。取复合吸附剂0.02g可以将100mL磷浓度为5ppm的溶液经震荡吸附后，将溶液中的磷浓度降低到0.049ppm。
实施例2
步骤一，取茭白叶，粉碎后加入到0.15mol/L Ca(CH3COO)2的水溶液中，真空浸渍24小时，过滤，放入烘箱中在180℃下烘干，得固体物质；
步骤二，将步骤一所得固体物质放入1.5mol/LNaOH的溶液中，真空浸渍30小时，然后烘干样品，之后放入真空烧结炉中，以10℃/分的速度升温至850℃，保温3小时。
实施效果：
本实施例所得复合吸附剂比表面积为1007.8m2/g，平均孔径2.2nm。取复合吸附剂0.02g可以将100mL磷浓度为10ppm的溶液经震荡吸附后，将溶液中的磷浓度降低到0.034ppm。
实施例3
步骤一，取豆秆，粉碎后加入到0.2mol/L Ca(HCO3)2的水溶液中，真空浸渍48小时，过滤，放入烘箱中在120℃下烘干，得固体物质；
步骤二，将步骤一所得固体物质放入3mol/L ZnCl2的溶液中，真空浸渍25小时，然后烘干样品，之后放入真空烧结炉中，以15℃/分的速度升温至1000℃，保温5小时。
实施效果：
本实施例所得复合吸附剂比表面积为907.8m2/g，平均孔径2.2nm。取复合吸附剂0.02g可以将100mL磷浓度为15ppm的溶液经震荡吸附后，将溶液中的磷浓度降低到0.044ppm。
实施例4
步骤一，取玉米秸秆，粉碎后加入到0.12mol/L Ca(NO3)2的水溶液中，真空浸渍45小时，过滤，放入烘箱中在120℃下烘干，得固体物质；
步骤二，将步骤一所得固体物质放入2.5mol/L KOH的溶液中，真空浸渍25小时，然后烘干样品，之后放入真空烧结炉中，以13℃/分的速度升温至860℃，保温4.5小时。
实施效果：
本实施例所得复合吸附剂比表面积为907.8m2/g，平均孔径2.5nm。取复合吸附剂0.02g可以将100mL磷浓度为15ppm的溶液经震荡吸附后，将溶液中的磷浓度降低到0.040ppm。
实施例5
步骤一，取椰子壳，粉碎后加入到0.18mol/L Ca(H2PO4)2的水溶液中，真空浸渍36小时，过滤，放入烘箱中在150℃下烘干，得固体物质；
步骤二，将步骤一所得固体物质放入1.2mol/L Na2CO3的溶液中，真空浸渍20小时，然后烘干样品，之后放入真空烧结炉中，以12℃/分的速度升温至900℃，保温5小时。
实施效果：
本实施例所得复合吸附剂比表面积为907.8m2/g，平均孔径2.2nm。取复合吸附剂0.02g可以将100mL磷浓度为15ppm的溶液经震荡吸附后，将溶液中的磷浓度降低到0.041ppm。

Claims (10)

1.一种利用农业废弃物制备复合吸附剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，取农业废弃物，之后放入可溶性钙盐的水溶液中，真空浸渍，过滤并烘干，得固体物质；
步骤二，将步骤一所得固体物质放入溶液中，真空浸渍，过滤并干燥，真空中高温烧结，即得复合吸附剂；
所述溶液为I价金属的强碱的水溶液、I价金属的碳酸盐的水溶液或者锌的强酸盐的水溶液。
2.根据权利要求1所述的利用农业废弃物制备复合吸附剂的方法，其特征是，步骤一中，所述农业废弃物为谷壳、稻壳、椰子壳、茭白叶、稻秆、玉米秸秆或豆秆。
3.根据权利要求1所述的利用农业废弃物制备复合吸附剂的方法，其特征是，步骤一中，所述可溶性钙盐为氯化钙、醋酸钙、碳酸氢钙、硝酸钙或磷酸二氢钙。
4.根据权利要求1所述的利用农业废弃物制备复合吸附剂的方法，其特征是，步骤一中，所述可溶性钙盐的水溶液的浓度为0.01～0.2mol/L。
5.根据权利要求1所述的利用农业废弃物制备复合吸附剂的方法，其特征是，步骤一中，所述浸渍的时间为12～48小时。
6.根据权利要求1所述的利用农业废弃物制备复合吸附剂的方法，其特征是，步骤一中，所述烘干的温度为80～180℃。
7.根据权利要求1所述的利用农业废弃物制备复合吸附剂的方法，其特征是，步骤二中，所述溶液为氢氧化钾的水溶液、氢氧化钠的水溶液、碳酸钾的水溶液、碳酸钠的水溶液或氯化锌的水溶液。
8.根据权利要求1所述的利用农业废弃物制备复合吸附剂的方法，其特征是，步骤二中，所述溶液的浓度为0.5～3mol/L。
9.根据权利要求1所述的利用农业废弃物制备复合吸附剂的方法，其特征是，步骤二中，所述浸渍的时间为5～30小时。
10.根据权利要求1所述的利用农业废弃物制备复合吸附剂的方法，其特征是，步骤二中，所述高温烧结具体为：700～1000℃，升温速度为5～15℃/分，时间1～5小时。
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