CN101837282A - 一种吸附重金属离子的生物吸附剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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郭学益
田庆华
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梁莎
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一种吸附重金属离子的生物吸附剂及其制备方法和应用。吸附重金属离子的生物吸附剂是用天然柿子粉为原料，在酸性条件下与丙酮交联缩合的产物。其制备方法是用柿子粉与丙酮按固液比为1∶(1～10)充分混合后，在温度为25～60℃下，水浴恒温振荡反应制得重金属离子生物吸附剂。本发明的生物吸附剂的吸附容量均达到19.8mg/g；对重金属离子Pb2+、Cu2+等的吸附率超过99％，是低浓度重金属离子废水处理中的理想生物吸附剂；采用的天然柿子粉来源广泛，廉价易得；制备方法简单，且吸附后的柿子生物吸附剂可通过废酸液浸泡洗涤再生，使资源得到综合循环利用，可降低废水处理的成本。

Description

一种吸附重金属离子的生物吸附剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种低浓度重金属离子废水处理中的生物吸附剂及其制备方法和应用。
背景技术
目前对于低浓度重金属离子废水的处理，生物吸附法具有效果好、投资少及运作费用低、易于管理和操作、不产生二次污染等优点，已经日益受到了人们的关注。200710175870.2公开了一种采用壳聚糖包埋海带粉的重金属生物吸附剂及其制备方法。这种生物吸附剂的原料成本较高，制备方法较复杂，不能进行资源的综合循环利用，处理重金属离子废水的成本较高，在现有技术中还没有利用柿子作为生物吸附剂的报导。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对低浓度重金属具有极强的吸附能力，原料来源广泛，廉价易得，可进行资源综合循环利用的生物吸附剂及其制备方法与应用。
本发明的生物吸附剂是用天然柿子粉为原料，在酸性条件下与丙酮交联缩合的产物。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将柿子干燥破碎，过100目筛，得柿子粉末；
(2)将柿子粉末加入到烧瓶中再加入丙酮，控制柿子粉与丙酮的质量体积比为1∶(1～10)，加酸调节pH＝1～6.5，在温度为25～60℃下，水浴恒温振荡反应8～24h；
(3)室温下冷却，加碳酸钠中和至中性，离心分离，所得固相在温度50～70℃干燥12～24h，即得成品。
所述的酸可为硫酸、盐酸或硝酸。
本发明的重金属离子生物吸附剂应用于低浓度重金属离子废水的吸附与分离，其特征在于，在废水中，加入废水重量0.4～0.8％的柿子生物吸附剂，调节pH值为4.5～5.5，在室温条件下，振荡吸附10～18h。
本发明的优点：(1)本发明的生物吸附剂对重金属离子具有很高的吸附效率和很大的吸附容量，经实验吸附剂的吸附容量均达到19.8mg/g；对重金属离子Pb2+、Cu2+等的吸附率超过99％，是低浓度重金属离子废水处理中的理想生物吸附剂；(2)采用的天然柿子粉来源广泛，廉价易得；(3)制备方法简单，对酸度要求比较宽松；(4)吸附后的柿子生物吸附剂可通过废酸液浸泡洗涤再生，使资源得到综合循环利用，可降低废水处理的成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
1、制备本发明的柿子生物吸附剂：取柿子粉10g，按质量体积比(柿子粉∶丙酮)为1∶1加入10mL丙酮溶液，充分混合后，加硫酸调节pH至2.3。在温度为25℃下，水浴恒温振荡反应10h；加碳酸钠中和到中性，离心分离，在温度50℃干燥14h，即得用于吸附重金属离子的柿子生物吸附剂。
2、应用实例：柿子生物吸附剂对Pb2+和Cu2+的吸附
配制分别含有Pb2+和Cu2+100mg/L的模拟废水各100mL，各用0.5g所制备的柿子生物吸附剂，调节初始pH值为4.6，在25℃的温度下，振荡吸附10h，Pb2+和Cu2+的吸附效率分别为99.28％和98.74％，其吸附容量分别为19.86mg/g和19.75mg/g。
实施例2：
1、制备本发明的柿子生物吸附剂：取柿子粉10g，按质量体积比(柿子粉∶丙酮)为1∶2加入20mL丙酮溶液，充分混合后，加硫酸调节pH至4.5。在温度为40℃下，水浴恒温振荡反应12h；室温冷却，加碳酸钠中和后，离心分离，在温度60℃干燥18h，即得用于吸附重金属离子的柿子生物吸附剂。
2、应用实例：柿子生物吸附剂对Pb2+和Cu2+的吸附
配制分别含有Pb2+和Cu2+100mg/L的模拟废水各100mL，各用0.6g所制备的柿子生物吸附剂，调节初始pH值为5.0，在25℃的温度下，振荡吸附12h，Pb2+和Cu2+的吸附效率分别为99.43％和98.87％，而吸附容量分别为19.90mg/g和19.88mg/g。
实施例3：
1、制备本发明的柿子生物吸附剂：取柿子粉10g，按质量体积比(柿子粉∶丙酮)为1∶3加入30mL丙酮溶液，充分混合后，加盐酸调节pH至6.5。在温度为60℃下，水浴恒温振荡反应20h；室温冷却，加碳酸钠中和到中性，离心分离，在温度70℃干燥24h，即得用于吸附重金属离子的柿子生物吸附剂。
2、应用实例：柿子生物吸附剂对Pb2+和Cu2+的吸附
配制分别含有Pb2+和Cu2+100mg/L的模拟废水各100mL，各用0.7g所制备的柿子生物吸附剂，调节初始pH值为5.4，在25℃的温度下，振荡吸附18h，Pb2+和Cu2+的吸附效率分别为99.65％和99.23％，而吸附容量分别为19.93mg/g和19.90mg/g。
实施例4：
1、制备本发明的柿子生物吸附剂：取柿子粉10g，按质量体积比(柿子粉∶丙酮)为1∶4加入40mL丙酮溶液，充分混合后，加盐酸调节pH至3.5。在温度为50℃下，水浴恒温振荡反应24h；室温冷却，加碳酸钠中和到中性，离心分离，在温度60℃干燥16h，即得用于吸附重金属离子的柿子生物吸附剂。
2、应用实例：柿子生物吸附剂对Pb2+和Cu2+的吸附
配制分别含有Pb2+和Cu2+100mg/L的模拟废水各100mL，各用0.6g所制备的柿子生物吸附剂，调节初始pH值为5.5，在25℃的温度下，振荡吸附12h，Pb2+和Cu2+的吸附效率分别为99.71％和99.67％，而吸附容量分别为19.92mg/g和19.92mg/g。
实施例5
1、制备本发明的柿子生物吸附剂：取柿子粉10g，按质量体积比(柿子粉∶丙酮)为1∶6加入60mL丙酮溶液，充分混合后，加硝酸调节pH至5.5。在温度为45℃下，水浴恒温振荡反应20h；室温冷却，加碳酸钠中和后，离心分离，在温度60℃干燥18h，即得用于吸附重金属离子的柿子生物吸附剂。
2、应用实例：柿子生物吸附剂对Pb2+和Cu2+的吸附
配制分别含有Pb2+和Cu2+100mg/L的模拟废水各100mL，各用0.8g所制备的柿子生物吸附剂，调节初始pH值为4.8，在25℃的温度下，振荡吸附13h，Pb2+和Cu2+的吸附效率分别为99.86％和99.52％，而吸附容量分别为19.97mg/g和19.94mg/g。
实施例6
1、制备本发明的柿子生物吸附剂：取柿子粉10g，按质量体积比(柿子粉∶丙酮)为1∶8加入80mL丙酮溶液，充分混合后，加硝酸调节pH至4.8。在温度为50℃下，水浴恒温振荡反应18h；室温冷却，加碳酸钠中和后，离心分离，在温度60℃干燥20h，即得用于吸附重金属离子的柿子生物吸附剂。
2、应用实例：柿子生物吸附剂对Pb2+和Cu2+的吸附
配制分别含有Pb2+和Cu2+100mg/L的模拟废水各100mL，各用0.5g所制备的柿子生物吸附剂，调节初始pH值为5.5，在25℃的温度下，振荡吸附16h，Pb2+和Cu2+的吸附效率分别为99.87％和99.5％，而其吸附容量分别为19.89mg/g和19.90mg/g。
实施例7柿子生物剂解吸再生
将已经吸附了Pb2+或Cu2+柿子生物吸附剂置于pH≈1的废酸液中进行解吸，然后再用所得的再生吸附剂，根据实施例4对Pb2+和Cu2+进行吸附实验，其吸附率分别为97.49％和96.13％，可见吸附能力降低很少，并且再生柿子生物吸附剂至少可以循环使用4次以上。

Claims (3)

1.一种吸附重金属离子的生物吸附剂，其特征在于，是用天然柿子粉为原料，在酸性条件下与丙酮交联缩合的产物。
2.一种权利要求1所述吸附重金属离子的生物吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将柿子干燥破碎，过100目筛，得柿子粉末；
(2)将柿子粉末加入到烧瓶中再加入丙酮，控制柿子粉与丙酮的质量体积比为1∶(1～10)，加酸调节pH＝1～6.5，在温度为25～60℃下，水浴恒温振荡反应8～24h；
(3)室温下冷却，加碳酸钠中和至中性，离心分离，所得固相在温度50～70℃干燥12～24h，即得成品。
3.权利要求1所述的重金属离子生物吸附剂应用于低浓度重金属离子废水的吸附与分离，其特征在于，在废水中，加入废水重量0.4～0.8％的柿子生物吸附剂，调节pH值为4.5～5.5，在室温条件下，振荡吸附10～18h。
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