CN102500330A

CN102500330A - 向日葵属植物茎叶重金属吸附材料的制备及使用方法

Info

Publication number: CN102500330A
Application number: CN2011103094670A
Authority: CN
Inventors: 罗学刚; 罗安凯; 林晓艳
Original assignee: Southwest University of Science and Technology
Current assignee: Southwest Jiaotong University; Southwest University of Science and Technology
Priority date: 2011-10-13
Filing date: 2011-10-13
Publication date: 2012-06-20

Abstract

本发明公开了一种向日葵属植物茎叶重金属吸附材料的制备及使用方法。它是将向日葵属植物茎叶干燥后粉碎至20～40目；经0.01～1mol/L稀氢氧化钠浸泡24～36小时；过滤，经去离子水洗涤至中性；烘干至恒重，粉碎至40～80目即制得产品；通过过滤池分层垫装、过滤柱装、过滤球装、容器填装或散装直接使用于需要的场所或装置。本发明工艺简便，成本低廉，产品使用后全生物降解，对环境无污染。可广泛用于矿业、矿冶、化工、电镀、机械、医药、国防军工等行业废水中重金属及放射性核素的吸附与分离。

Description

向日葵属植物茎叶重金属吸附材料的制备及使用方法

技术领域

本发明涉及一种向日葵属植物茎叶重金属吸附材料的制备及使用方法，属于生物质资源开发利用技术领域。

背景技术

人们从认识到重金属废水的危害至今已开发出多种治理重金属废水的技术，可以归结为以下几种：(1)化学法，(2)反渗透法，(3)理化吸附法，(4) 蒸发和凝固法，(5) 电解法，(6) 电渗析法，(7)生物法等。迄今国内外对重金属污染的治理仍不够完善和彻底，远不能杜绝重金属废水对环境的污染。这是由于重金属废水无论采用何种方法处理都不能使其中的重金属分解破坏，只能转移其存在的位置或改变其物理和化学形态。例如经化学沉淀处理后，废水中的重金属从溶解的离子状态转变为难溶性化合物而沉淀，于是从水中转入污泥中。因此，若只注意废水本身的处理，而忽视处理后产物的回收利用和无害化处理，任其流失于环境中，就会制造二次污染。吸附法是回收废水中微量重金属的最有效方法，并具有适应范围广、处理效果好、可回收有用重金属以及吸附材料可重复使用等优点。为此，许多研究者致力于新型吸附材料的研究与开发，已有的吸附材料包括活性炭、矿物质、无机盐、合成树脂等。近年来对天然生物质用于重金属离子的吸附研究非常活跃，微生物、壳聚糖和农业固体废弃物等天然生物质用于水体中重金属离子的吸附已有许多研究报道，但这些物质的吸附能力不强，而且无一定形状，在工业上应用尚有很多缺陷。

向日葵属（Helianthus annuus）植物，1年生草本，高1～3米。茎直立，粗壮，圆形多棱角，被白色粗硬毛。叶通常互生，心状卵形或卵圆形，先端锐突或渐尖，有基出3脉，边缘具粗锯齿，两面粗糙，被毛，有长柄。头状花序，极大，直径10～30厘米，单生于茎顶或枝端，常下倾。总苞片多层，叶质，覆瓦状排列，被长硬毛，夏季开花，花序边缘生黄色的舌状花，不结实。花序中部为两性的管状花，棕色或紫色，结实。瘦果，倒卵形或卵状长圆形，稍扁压，果皮木质化，灰色或黑色，俗称葵花子。性喜温暖，耐旱。原产北美洲，世界各地均有栽培。向日葵属植物对土壤要求不严格，在各类土壤上均能生长，从肥沃土壤到旱地、瘠薄、盐碱地均可种植。有较强的耐盐碱能力和耐涝能力，具有较强的抗旱性，是盐碱地生物治碱作物之一。适合于在寒冷、贫瘠的土地上种植，为发展农村经济特别是贫困地区的经济创造了非常有利的条件。向日葵属植物种子含油量极高，味香可口，可炒食，亦可榨油，为重要的油料作物。有食用型、油用型和兼用型3类。花托、茎秆、果壳、可作工业原料等。性昧甘、平，无毒。功用平肝祛风，清湿热，消滞气。向日葵一身是药，其种子、花盘、茎叶、茎髓、根、花等均可入药。种子油可作软膏的基础药。茎髓为利尿消炎剂。叶与花瓣可作苦味健胃剂。果盘(花托)有降血压作用。

现今对向日葵属（Helianthus annuus）植物的开发利用主要集中在种子（如葵花籽）和块茎（如菊芋）上，一亩向日葵可产葵花籽400～600kg，一亩菊芋可产块茎1500～3000kg, 同时可收获茎叶1000～2000公斤，丰富的茎叶生物质资源大多作为牲畜的饲料、燃料或遗弃于环境中，产品附加值低。本发明以可再生的天然生物质资源向日葵属植物茎叶为原料，利用向日葵属植物茎叶由于其表面粗糙、密生刚毛，本身就具有一定的与重金属离子的结合的能力，通过适当的改性使向日葵属植物茎叶具备良好的亲水性且耐水溶；具有良好的机械强度，以适应工业操作；具备耐酸、碱性能，以在广泛的pH范围内对重金属的进行吸附沉淀处理；可实现对重金属离子的回收再利用。

发明内容

发明目的 本发明的目的是提供一种向日葵属植物茎叶重金属吸附材料的制备及其使用方法，为可再生生物质资源向日葵属植物茎叶等废弃物的进一步开发利用服务。

技术方案 本发明的技术方案是：一种向日葵属植物茎叶重金属吸附材料的制备方法，它是将向日葵属植物茎叶干燥后粉碎至20～40目；经0.01～1mol/L稀氢氧化钠浸泡24～36小时；过滤，经去离子水洗涤至中性；烘干至恒重，粉碎至40～80目即制得向日葵属植物茎叶重金属吸附材料。

一种向日葵属植物茎叶重金属吸附材料的使用方法，通过过滤池分层垫装、过滤柱装、过滤球装、容器填装或散装直接使用于需要的场所或装置。

向日葵属植物是向日葵属（Helianthus annuus）瓜叶葵、黑紫向日葵、菊芋、绢毛葵、毛叶向日葵、千瓣葵、狭叶向日葵、向日葵、心叶向日葵中的一种或两种以上的任意组合。

有益效果 向日葵属（Helianthus annuus）植物，多1年生草本，高1～3米。茎直立，粗壮，圆形多棱角，茎秆内充满海棉状的髓，茎上密生刚毛。叶通常互生，心状卵形或卵圆形，先端锐突或渐尖，有基出3脉，边缘具粗锯齿，两面粗糙，被刚毛。头状花序，总苞片多层，叶质，覆瓦状排列，被长硬刚毛。利用向日葵属植物茎叶由于其表面粗糙、密生刚毛，本身就具有一定的与重金属离子的结合的能力，通过适当的改性使向日葵属植物茎叶具备良好的亲水性且耐水溶；具有良好的机械强度，以适应工业操作；具备耐酸、碱性能，以在广泛的pH范围内对重金属的进行吸附沉淀处理；可实现对重金属离子的回收再利用。制备工艺简便，成本低廉，产品使用后全生物降解，对环境无污染。可广泛用于矿业、矿冶、化工、电镀、机械、医药、国防军工等行业废水中重金属及放射性核素的吸附与分离。

具体实施方式

本发明由以下具体实施措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。下面结合实施例对本发明做进—步详细说明。

实施例1：取20kg自然干燥后的向日葵属植物瓜叶葵茎叶，粉碎至20目，按重量比瓜叶葵茎叶：稀氢氧化钠溶液为1:3的比例加入0.01mol/L稀氢氧化钠浸泡36小时，过滤，经去离子水洗涤至中性，60℃烘干至恒重，粉碎至40目，即制得向日葵属植物瓜叶葵茎叶重金属吸附材料。将其通过过滤池分层垫装处理重金属铅离子废水，对20mg/L以下的铅离子溶液去除率可以达到96%，吸附过程符合langmuir等温吸附模型，每克瓜叶葵茎叶重金属吸附材料对铅最大吸附量为123.4mg/g。

实施例2：分别取20kg自然干燥后的向日葵属植物黑紫向日葵和绢毛葵茎叶，混合粉碎至20目，按重量比黑紫向日葵和绢毛葵茎叶：稀氢氧化钠溶液为1:4的比例加入0.05mol/L稀氢氧化钠浸泡30小时，过滤，经去离子水洗涤至中性，65℃烘干至恒重，粉碎至50目，即制得向日葵属植物黑紫向日葵和绢毛葵茎叶重金属吸附材料。将其通过过滤柱装处理重金属镉离子废水，对20mg/L的镉离子溶液的去除率为95.36%，吸附过程符合langmuir等温吸附模型，每克黑紫向日葵和绢毛葵茎叶重金属吸附材料对镉最大吸附量为37.8mg/g。

实施例3：取20kg自然干燥后的向日葵属植物菊芋茎叶，粉碎至40目，按重量比菊芋茎叶：稀氢氧化钠溶液为1:3的比例加入0.5mol/L稀氢氧化钠浸泡24小时，过滤，经去离子水洗涤至中性，80℃烘干至恒重，粉碎至80目，即制得向日葵属植物菊芋茎叶重金属吸附材料。将其通过过滤球装处理重金属铬离子废水，对10mg/L以下的铬离子溶液去除率可以达到93.2%，吸附过程符合langmuir等温吸附模型，每克菊芋茎叶重金属吸附材料对铬最大吸附量为31.9mg/g。

实施例4：取10kg自然干燥后的向日葵属植物毛叶向日葵茎叶，粉碎至30目，按重量比毛叶向日葵茎叶：稀氢氧化钠溶液为1:4的比例加入1mol/L稀氢氧化钠浸泡24小时，过滤，经去离子水洗涤至中性，70℃烘干至恒重，粉碎至60目，即制得向日葵属植物毛叶向日葵茎叶重金属吸附材料。将其通过过滤球装处理重金属铜离子废水，对5mg/L以下的铜离子溶液去除率可以达到88%，吸附过程符合langmuir等温吸附模型，每克毛叶向日葵茎叶重金属吸附材料对铜最大吸附量为17mg/g。

实施例5：分别取10kg自然干燥后的向日葵属植物千瓣葵和狭叶向日葵茎叶，混合粉碎至40目，按重量比千瓣葵和狭叶向日葵茎叶：稀氢氧化钠溶液为1:4的比例加入0.1mol/L稀氢氧化钠浸泡30小时，过滤，经去离子水洗涤至中性，60℃烘干至恒重，粉碎至60目，即制得向日葵属植物千瓣葵和狭叶向日葵茎叶重金属吸附材料。将其通过过滤柱装处理重金属锌离子废水，对10mg/L的锌离子溶液的去除率为90.8%，吸附过程符合langmuir等温吸附模型，每克千瓣葵和狭叶向日葵茎叶重金属吸附材料对锌最大吸附量为30.3mg/g。

实施例6：分别取10kg自然干燥后的向日葵属植物向日葵和心叶向日葵茎叶，混合粉碎至40目，按重量比向日葵和心叶向日葵茎叶：稀氢氧化钠溶液为1:4的比例加入0.1mol/L稀氢氧化钠浸泡30小时，过滤，经去离子水洗涤至中性，60℃烘干至恒重，粉碎至60目，即制得向日葵属植物向日葵和心叶向日葵茎叶重金属吸附材料。将其通过过滤柱装处理重金属银离子废水，对10mg/L的银离子溶液的去除率为96%，吸附过程符合langmuir等温吸附模型，每克向日葵和心叶向日葵茎叶重金属吸附材料对银最大吸附量为10mg/g。

本发明实施例中因考虑成本因素而多使用自然干燥的向日葵属植物的茎叶昨原料，采用人工干燥原料也是能达到发明目的的。

Claims

1.一种向日葵属植物茎叶重金属吸附材料的制备方法，它是将向日葵属植物茎叶干燥后粉碎至20～40目；经0.01～1mol/L稀氢氧化钠浸泡24～36小时；过滤，经去离子水洗涤至中性；烘干至恒重，粉碎至40～80目即制得向日葵属植物茎叶重金属吸附材料。

2.根据权利要求1所述的向日葵属植物茎叶重金属吸附材料的制备方法，其特征在于，所述的向日葵属植物是向日葵属瓜叶葵、黑紫向日葵、菊芋、绢毛葵、毛叶向日葵、千瓣葵、狭叶向日葵、向日葵、心叶向日葵中的一种或两种以上的任意组合。

3.一种向日葵属植物茎叶重金属吸附材料的使用方法，其特征在于，通过过滤池分层垫装、过滤柱装、过滤球装、容器填装或散装直接使用于需要的场所或装置。