CN103466741A - 一种利用甜高粱秸秆发酵生产乙醇的残渣吸附重金属离子的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于废物资源化及环境保护技术领域的一种了利用甜高粱秸秆发酵生产乙醇的残渣作为吸附材料去除重金属离子的方法。本发明的方法以甜高粱秸秆经过乙醇发酵后的剩余残渣应用于含重金属离子的废水处理。本发明中的材料无需合成，预处理过程简单，无特定设备要求，廉价易得，且实现废物再利用；用以处理重金属废水高效快速，且无二次污染，在地下水和重金属废水处理领域有着广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用甜高粱秸秆发酵生产乙醇的残渣吸附重金属离子的方法，属于废物资源化及环境保护技术领域。
背景技术
重金属离子广泛存在于矿业废水、冶炼废水、电镀废水和化工废水中，在天然环境中长期能存在，生物体内富集浓缩，即使浓度很低也可产生毒性，破坏生物体内正常生理代谢活动，给生命带来严重威胁。重金属无论使用何种处理方法都不能将其降解，只可以改变其化合物种类或化合价态，吸附作为一种可适用于大规模低浓度重金属废水的处理方法受到广泛关注。
吸附方法的核心在于吸附剂的选择，吸附材料要求吸附能力强、化学稳定性好、易再生且价廉易得。传统吸附剂如活性炭等价格贵、使用寿命低、操作费用高等缺点，而生物质类吸附材料因其廉价易得，且可实现废物再利用，得到研究者更多的重视。
甜高粱秸秆是一种易于种植、产量较高的农作物，在我国资源非常丰富，研究者逐渐拓宽了其资源化的途径，其中将甜高粱秸秆应用于发酵乙醇具备广阔的前景，现已大规模应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用甜高粱秸秆发酵生产乙醇的残渣吸附重金属离子的方法。
传统固态发酵只利用秸秆中还原性糖分，保留了其中的纤维素、半纤维素、木质素成分和骨架结构，且发酵后残渣比表面积孔隙率有所增加，因此其具有潜在吸附的重金属离子能力。
为了达到本发明目的，本发明的技术方案是：
一种利用甜高粱秸秆发酵生产乙醇的残渣吸附重金属离子的方法，将甜高粱秸秆发酵生产乙醇的残渣作为吸附剂，用于吸附废水中的重金属离子。
残余的秸秆残渣呈酸性，且表面含有杂质，浸入水中溶出有机物及色度。甜高粱秸秆发酵生产乙醇的残渣作为吸附剂前进行预处理，所述预处理为：将残渣 用水浸泡和洗涤，在60℃下烘干，过40目筛。
本发明的方法本具有以下优点：1、材料无需合成，预处理过程简单，无特定设备要求，廉价易得，且实现废物再利用；2、用以处理重金属废水高效快速，且无二次污染，在地下水和重金属废水处理领域有着广阔的应用前景。
附图说明
图1秸秆发酵残渣吸附剂的形貌。
图2秸秆发酵残渣去除铬离子的性能。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
经分析，甜高粱秸秆发酵生产乙醇的残渣组成如下：纤维素占总成分的49%，半纤维素占26%，木质素占20%，灰分占5%，表面还有多种官能团。通过扫描电镜观察，秸秆表面凹凸不平，且附着大量酿酒酵母，比表面积和孔隙率较未发酵的原料有一定提高，如图1所示。
本发明以铜离子代表重金属阳离子污染物进行吸附研究。
将一定量吸附剂的放入反应瓶内，将含有重金属离子的反应液注入，混匀振荡，定时取样。
以发酵残渣为吸附剂用于铜离子吸附研究，实验步骤如下：
（1）配制初始浓度为50mg/L铜离子溶液，以20mL玻璃试剂瓶为反应瓶，反应瓶中称取0.1g吸附剂，并加入15mL溶液，吸附反应在空气浴摇床中进行，温度为30℃，转速为150rpm。
（2）定时取样，样品用0.22μm的微孔滤膜过滤后，采用原子吸收分光光度计测定铜离子的浓度。
以发酵残渣为吸附剂用于铬离子吸附研究，实验步骤如下：
（1）取初始浓度为50mg/L铬离子（六价铬）溶液，调节pH为2.0。以20mL玻璃试剂瓶为反应瓶，反应瓶中称取0.1g吸附剂，并加入15mL溶液，吸附反应在空气浴摇床中进行，温度为30℃，转速为150rpm。
（2）定时取样，样品用0.22μm的微孔滤膜过滤后，以紫外分光光度计测定六价铬离子浓度。
实施例1
量取15mL初始浓度为50mg/L铜离子溶液，调节溶液的初始pH＝6，加入含有0.1g吸附剂的反应瓶，于30℃，150rpm下反应50min，取样分析，经计 算吸附剂的吸附容量为1.7mg/g。
实施例2
量取15mL初始浓度为50mg/L铜离子溶液，调节溶液的初始pH＝6，加入含有0.1g吸附剂的反应瓶，于30℃，150rpm下反应100min，取样分析，经计算吸附剂的吸附容量为1.9mg/g。
实施例3
量取15mL初始浓度为50mg/L铜离子溶液，调节溶液的初始pH＝5，加入含有0.1g吸附剂的反应瓶，于30℃，150rpm下反应100min，取样分析，经计算吸附剂的吸附容量为1.48mg/g。
实施例4
量取15mL初始浓度为50mg/L铜离子溶液，调节溶液的初始pH＝4，加入含有0.1g吸附剂的反应瓶，于30℃，150rpm下反应100min，取样分析，经计算吸附剂的吸附容量为0.94mg/g。
实施例5
量取15mL初始浓度为50mg/L铬离子溶液（以重铬酸钾配制），调节pH为2.0，加入含有0.1g吸附剂的反应瓶，于30℃，150rpm下反应，在不同时间取样分析。附图2给出了秸秆发酵残渣吸附铬离子的情况。吸附500min左右达到平衡。
Claims (2)
1.一种利用甜高粱秸秆发酵生产乙醇的残渣吸附重金属离子的方法，其特征在于：将甜高粱秸秆发酵生产乙醇的残渣作为吸附剂，用于吸附废水中的重金属离子。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：甜高粱秸秆发酵生产乙醇的残渣作为吸附剂前进行预处理，所述预处理为：将残渣用水浸泡和洗涤，在60℃下烘干，过40目筛。
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