CN102218299A - 芭蕉芋渣生物吸附剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及芭蕉芋渣制备生物吸附剂的方法。本发明的具体步骤如下：将提取过芭蕉芋淀粉的芭蕉芋渣洗净晾干或烘干，粉碎，粉末过20目筛；将芭蕉芋渣粉于浓度为0.02～2M的酸溶液中改性，芭蕉芋渣粉与酸的质量比为1∶2～20，浸泡时间为1～8小时；水洗至中性，在30～120℃条件下烘干，粉碎后过200目筛，即得生物吸附剂产品。本发明的芭蕉芋渣生物吸附剂对碱性染料的吸附容量达到120-385mg/g，对金属离子的吸附容量达到了50-248mg/g。本发明原料获取容易，制作工艺简单、经济、环保，能变废为宝，所制备的吸附剂可净化水资源，从而实现生态资源的可持续发展。
Description
技术领域
本发明属于生物吸附剂领域，特别涉及一种以芭蕉芋渣为原料的生物吸附剂的制备方法。该生物吸附剂可应用于金属离子废水、染料废水的去除。
背景技术
近年来，随着国民经济的发展与人们对环保问题的日趋重视，对电镀废水、印染废水、制革废水中的金属离子和染料的深度处理已越来越重视。常用的化学法、离子交换法、微生物法等处理方法处理高浓度金属离子溶液和高浓度染料废水时，效果较好，但在对低浓度的金属离子和印染废水的深度处理方面，存在着工艺复杂、成本较高等问题。需求高性价比的金属离子或印染废水深度处理剂已成为迫切解决的问题。利用生物吸附剂处理含金属离子废水和含染料废水引起人们极大的兴趣。
芭蕉芋是美人蕉科美人蕉属的多年生单子叶草本植物，主产于我国南部省区。目前，芭蕉芋主要被用来生产淀粉，随着政府的大力支持，芭蕉芋已被广泛种植，产量巨大。芭蕉芋渣为芭蕉芋提取淀粉后剩余的残渣，这些废渣除少部分被加工成饲料外，绝大部分被当作废物扔掉，不仅造成了资源的巨大浪费，而且严重污染了当地的环境。因此回收利用废渣可以提高芭蕉芋种植的附加值，具有良好的经济效益。
我们首次报道了直接利用芭蕉芋渣对亚甲基蓝的吸附研究，但未改性的芭蕉芋渣对亚甲基蓝的最大吸附量只能达到185mg/g，从而限制了在工业水处理中的推广应用。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明提出了一种既可以吸附金属离子又可以吸附染料的新型生物吸附剂。
为了实现上述目的，本发明采用了下列的技术方案：
(1)将芭蕉芋渣洗净，晾干或烘干；
(2)将干燥的芭蕉芋渣粉碎，过20目筛，得芭蕉芋渣粉；
(3)将芭蕉芋渣粉于浓度为0.02～2M的酸溶液中改性，芭蕉芋渣粉与酸的质量比为1∶2～20，温度为20℃～120℃；改性时间为1小时～8小时；芭蕉芋渣粉与酸溶液的最佳质量比为1∶5。
(4)将改性后的芭蕉芋渣粉用水洗涤，30℃～120℃条件下烘干，粉碎后过200目筛即本发明的生物吸附剂。
本发明中改性所使用的酸是指柠檬酸、丁二酸、乙酸、乙二酸、磷酸、硫酸或硝酸。
用本发明提出的芭蕉芋渣生物吸附剂的制备方法可以得到芭蕉芋渣生物吸附剂。本发明的芭蕉芋渣生物吸附剂与未改性的芭蕉芋渣相比，对亚甲基蓝的吸附量更高，最大吸附量可以达到375mg/g，而且可以有效吸附金属离子。经过改性处理，吸附剂的强度也增加。
本发明的吸附剂与现有技术相比，具有如下的优点：
(1)本发明利用废弃物芭蕉芋渣为制备原料，来源广泛，价格低廉；有利于芭蕉芋渣的综合利用，减少废物的排放。
(2)本发明制备工艺简单，成本较低，吸附容量大。
(3)本发明反应条件温和易于控制，改性步骤简单，工艺设备少，易于操作。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步具体的说明。
本发明对金属离子吸附容量的测算方法如下：将0.1g吸附剂加入到50ml含金属离子的溶液中，25℃条件下振荡24h(吸附平衡)后，测定溶液中金属离子浓度，依下式计算吸附容量。
Qe＝(C0-Ce)V/W(mg/g)
其中：Qe为吸附容量；C0为吸附前金属离子浓度(mg/L)；Ce为吸附平衡后金属离子的浓度(mg/L)；W为吸附剂干重(g)；V为金属离子溶液的体积(L)。
本发明对亚甲基蓝吸附容量的测算方法如下：将0.1g吸附剂加入到50ml的亚甲基蓝溶液中，25℃条件下振荡24h(吸附平衡)后，测定溶液中亚甲基蓝浓度，依下式计算吸附容量。
Qe＝(C0-Ce)V/W(mg/g)
其中：Qe为吸附容量；C0为吸附前亚甲基蓝浓度(mg/L)；Ce为吸附平衡后亚甲基蓝的浓度(mg/L)；W为吸附剂干重(g)；V为亚甲基蓝溶液的体积(L)。
实施例1
(1)芭蕉芋渣洗净，过滤，85℃条件下烘干。将干燥的芭蕉芋渣用粉碎机粉碎，过20目筛，备用；
(2)将10g芭蕉芋渣粉末加入到50ml浓度为1M的磷酸溶液中，以1∶3的质量比混合浸泡，30℃条件下浸泡时间5h；过滤，用水洗涤至中性。在105℃下干燥，粉碎后过200目筛即本发明的生物吸附剂。
(3)该吸附剂对亚甲基蓝的吸附量为325mg/g，对六价铬离子的吸附量为175mg/g，对镍离子的吸附量为68mg/g，对铜离子的吸附量为52mg/g，对铅离子的吸附量为125mg/g。
实施例2
(1)芭蕉芋渣洗净，过滤，90℃条件下烘干。将干燥的芭蕉芋渣用粉碎机粉碎，过20目筛，备用；
(2)将10g芭蕉芋渣粉末加入到50ml浓度为2M的柠檬酸溶液中，以1∶15的质量比混合浸泡，50℃条件下浸泡时间7h；过滤，用水洗涤至中性。在105℃下干燥，粉碎后过200目筛即本发明的生物吸附剂。
(3)该吸附剂对亚甲基蓝的吸附量为385mg/g，对六价铬离子的吸附量为245mg/g，对镍离子的吸附量为78mg/g，对铜离子的吸附量为55mg/g，对铅离子的吸附量为135mg/g。
实施例3
(1)芭蕉芋渣洗净，过滤，85℃条件下烘干。将干燥的芭蕉芋渣用粉碎机粉碎，过20目筛，备用；
(2)将10g芭蕉芋渣粉末加入到50ml浓度为0.05M的硝酸溶液中，以1∶5的质量比混合浸泡，60℃条件下浸泡时间7h；过滤，用水洗涤至中性。在105℃下干燥，粉碎后过200目筛即本发明的生物吸附剂。
(3)该吸附剂对亚甲基蓝的吸附量为216mg/g，对六价铬离子的吸附量为115mg/g，对镍离子的吸附量为58mg/g，对铜离子的吸附量为50mg/g，对铅离子的吸附量为87mg/g。
实施例4
(1)芭蕉芋渣洗净，过滤，100℃条件下烘干。将干燥的芭蕉芋渣用粉碎机粉碎，过20目筛，备用；
(2)将10g芭蕉芋渣粉末加入到50ml浓度为1.5M的乙二酸溶液中，以1∶12的质量比混合浸泡，30℃条件下浸泡时间5h；过滤，用水洗涤至中性。在105℃下干燥，粉碎后过200目筛即本发明的生物吸附剂。
(3)该吸附剂对亚甲基蓝的吸附量为312mg/g，对六价铬离子的吸附量为163mg/g，对镍离子的吸附量为63mg/g，对铜离子的吸附量为56mg/g，对铅离子的吸附量为107mg/g。
实施例5
(1)芭蕉芋渣洗净，过滤，45℃条件下烘干。将干燥的芭蕉芋渣用粉碎机粉碎，过20目筛，备用；
(2)将10g芭蕉芋渣粉末加入到50ml浓度为0.08M的硫酸溶液中，以1∶15的质量比混合浸泡，30℃条件下浸泡时间8h；过滤，用水洗涤至中性。在105℃下干燥，粉碎后过200目筛即本发明的生物吸附剂。
(3)该吸附剂对亚甲基蓝的吸附量为275mg/g，对六价铬离子的吸附量为165mg/g，对镍离子的吸附量为57mg/g，对铜离子的吸附量为54mg/g，对铅离子的吸附量为112mg/g。
实施例6
(1)芭蕉芋渣洗净，过滤，75℃条件下烘干。将干燥的芭蕉芋渣用粉碎机粉碎，过20目筛，备用；
(2)将10g芭蕉芋渣粉末加入到50ml浓度为0.05M的丁二酸溶液中，以1∶20的质量比混合浸泡，60℃条件下浸泡时间2h；过滤，用水洗涤至中性。在105℃下干燥，粉碎后过200目筛即本发明的生物吸附剂。
(3)该吸附剂对亚甲基蓝的吸附量为318mg/g，对六价铬离子的吸附量为167mg/g，对镍离子的吸附量为63mg/g，对铜离子的吸附量为51mg/g，对铅离子的吸附量为109mg/g。
实施例7
(1)芭蕉芋渣洗净，过滤，60℃条件下烘干。将干燥的芭蕉芋渣用粉碎机粉碎，过20目筛，备用；
(2)将10g芭蕉芋渣粉末加入到50ml浓度为0.06M的磷酸溶液中，以1∶18的质量比混合浸泡，70℃条件下浸泡时间2h；过滤，用水洗涤至中性。在105℃下干燥，粉碎后过200目筛即本发明的生物吸附剂。
(3)该吸附剂对亚甲基蓝的吸附量为354mg/g，对六价铬离子的吸附量为178mg/g，对镍离子的吸附量为72mg/g，对铜离子的吸附量为55mg/g，对铅离子的吸附量为138mg/g。
实施例8
(1)芭蕉芋渣洗净，过滤，105℃条件下烘干。将干燥的芭蕉芋渣用粉碎机粉碎，过20目筛，备用；
(2)将10g芭蕉芋渣粉末加入到50ml浓度为2M的磷酸溶液中，以1∶3的质量比混合浸泡，90℃条件下浸泡时间1h；过滤，用水洗涤至中性。在105℃下干燥，粉碎后过200目筛即本发明的生物吸附剂。
(3)该吸附剂对亚甲基蓝的吸附量为343mg/g，对六价铬离子的吸附量为165mg/g，对镍离子的吸附量为63mg/g，对铜离子的吸附量为55mg/g，对铅离子的吸附量为129mg/g。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种芭蕉芋渣生物吸附剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将芭蕉芋渣洗净，晾干或烘干；
(2)将干燥的芭蕉芋渣粉碎，过20目筛，得芭蕉芋渣粉；
(3)将芭蕉芋渣粉于酸溶液中改性，温度为20～120℃；改性时间为1-8小时；
(4)将改性后的芭蕉芋渣粉用水洗涤，烘干，粉碎后过200目筛即本发明的生物吸附剂。
2.根据权利要求1所述的芭蕉芋渣生物吸附剂的制备方法，其特征在于所述的酸为柠檬酸、丁二酸、乙酸、乙二酸、磷酸、硫酸或硝酸。
3.根据权利要求1所述的芭蕉芋渣生物吸附剂的制备方法，其特征在于所述的酸浓度为0.02～2M。
4.根据权利要求1所述的芭蕉芋渣生物吸附剂的制备方法，其特征在于所述的芭蕉芋渣粉与酸的质量比为1∶2～20，
5.根据权利要求1所述的芭蕉芋渣生物吸附剂的制备方法，其特征在于所述的烘干温度为30～120℃。
6.根据权利要求1所述的芭蕉芋渣生物吸附剂的制备方法，其特征在于所述芭蕉芋渣粉与酸溶液的最佳质量比为1∶5。
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| CN102847520A (zh) * | 2012-09-18 | 2013-01-02 | 西南科技大学 | 一种慈竹边角料生物质吸附剂及其制备方法与应用 |
| CN103464111A (zh) * | 2013-08-22 | 2013-12-25 | 河海大学 | 十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂及其制备方法和应用 |
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