CN103949211A

CN103949211A - 一种利用稻壳灰生产吸附剂的方法及其应用

Info

Publication number: CN103949211A
Application number: CN201410134716.0A
Authority: CN
Inventors: 汪德进
Original assignee: Anqing Normal University
Current assignee: Anqing Normal University
Priority date: 2014-04-03
Filing date: 2014-04-03
Publication date: 2014-07-30

Abstract

本发明公开了一种利用稻壳灰生产吸附剂的方法及其应用。本发明是以钛酸正丁酯为原料，采用溶胶-凝胶法将纳米二氧化钛与稻壳灰复合后形成吸附剂，以此吸附剂吸附并降低废水中的Cr⁶⁺的含量。本发明方法生产吸附剂，对开发利用稻壳有着重要的意义。本发明生产的吸附剂，对含铬废水有着较好的处理效果，在常温下，对于初始浓度为50mg·L^－1的含铬废水，pH值在较宽范围内，投加量为6g·L^－1时，去除率可达到85％左右，与普通活性炭相比，效率明显提高。

Description

一种利用稻壳灰生产吸附剂的方法及其应用

技术领域

本发明涉及稻壳资源的开发和利用，具体涉及一种利用稻壳灰生产吸附剂的方法。

背景技术

稻壳是稻谷加工的副产品，我国稻壳资源相当丰富，但利用程度较低，大部分作为废物丢弃或者低级燃料使用。因此对于稻壳资源的开发和利用一直是人们感兴趣的课题。稻壳中含有丰富的固定碳，开发利用稻壳有着重要的意义。本发明将稻壳经过煅烧后的稻壳灰作为二氧化钛载体，以有效提高二氧化钛的光催化活性，且便于回收利用。发明是以钛酸正丁酯为原料，采用溶胶-凝胶法将纳米二氧化钛与稻壳灰复合后形成吸附剂，以此吸附剂吸附并降低废水中的Cr⁶⁺的含量。

发明内容

本发明提供了一种利用稻壳灰生产吸附剂的方法，本发明是以钛酸正丁酯为原料，采用溶胶-凝胶法将纳米二氧化钛与稻壳灰复合后形成吸附剂，以此吸附剂吸附废水中的Cr⁶⁺。

本发明采用的技术方案如下：

一种利用稻壳灰生产吸附剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将稻壳经酸洗、水洗、干燥和煅烧后制得稻壳灰，待用；

（2）将9-11ml钛酸正丁酯加入到50-56ml的无水乙醇中，搅拌均匀后，加入2-3g待用的稻壳灰；

（3）然后将上述溶液加速搅拌，缓慢加入到9-11ml的乙醇水溶液（5ml95%乙醇，5ml水，用硝酸调节pH至1左右），搅拌28-32min后，停止搅拌，静置；

（4）静置陈化一天后，得到溶胶，将溶胶放进100-106℃烘箱中烘干，然后取出放入坩埚中，研磨成粉状，再放入马福炉中，500-520℃连续煅烧4-6h，即可制得稻壳灰/TiO₂复合吸附剂。

所述的利用稻壳灰生产吸附剂的方法，其特征在于：

步骤（3）所述的乙醇水溶液的配制体积比为V乙醇：V水=1：1，其中乙醇选用95%乙醇。

本发明方法制得的吸附剂在处理含铬废水中的应用。

有益效果

本发明方法生产吸附剂，对开发利用稻壳有着重要的意义。本发明将稻壳经过煅烧后形成的稻壳灰作为二氧化钛载体，有效提高了二氧化钛的光催化活性，且便于回收利用稻壳。本发明生产的吸附剂，对含铬废水有着较好的处理效果，在常温下，对于初始浓度为50mg·L^－1的含铬废水，PH值在较宽范围内，投加量为6g·L^－1时，去除率可达到85％左右，与普通活性炭相比，效率明显提高。

附图说明

图1为对稻壳灰/TiO₂复合吸附剂进行X-射线衍射分析的衍射图。

图2为稻壳灰/TiO₂复合吸附剂的表面形貌。

由图2可以看出:复合吸附剂颗粒呈不规则状，粒度分布不均匀，而颗粒外貌带有谷壳的特征，颗粒表面光滑，大孔发达。

图3为光催化反应示意图。

图4为稻壳灰/TiO₂和普通活性炭静态吸附曲线。

图5为稻壳灰/TiO₂吸附Cr^6＋的pH影响曲线图。

图6为含铬废水中稻壳灰/TiO₂投加量的影响曲线图。

实验部分

1.1实验材料

稻壳（淮南市毛集克福米面有限公司）；钛酸正丁酯AR（国药集团化学试剂有限公司）；二苯碳酰二肼；K₂Cr₂O₇；其它试剂均为分析纯。

1.2稻壳灰/TiO₂复合吸附剂的制备

将稻壳经酸洗、水洗、干燥和煅烧后制得稻壳灰待用。将10ml钛酸正丁酯加入到55ml的无水乙醇中，搅拌均匀后，加入2g待用的稻壳灰，然后将上述溶液加速搅拌，缓慢加入乙醇水溶液（5ml95%乙醇，5ml水，用硝酸调节pH至1左右），搅拌30min。静置陈化一天后，把溶胶放至105℃烘箱中烘干，再取出已烘干的溶胶放入坩埚中，研磨成粉状，放入马福炉中，510℃连续煅烧5h，即可制得稻壳灰/TiO₂复合吸附剂。

1.3实验仪器

X衍射仪（日本岛津-6000,铜靶）；日本Hitachi公司X650扫描电镜（日本Hitachi公司）；723分光光度计（上海精密科学仪器有限公司）；马福炉。

2结果与讨论

2.1稻壳灰/TiO₂复合吸附剂结构的表征

对稻壳灰/TiO₂复合吸附剂进行X-射线衍射分析，其衍射图见图1。

对照TiO₂锐钛相JCPDS NO.21-1272和金红石相JCPDS NO.21-1276的X衍射标准图可以看出，样品在2θ角25.4604o、37.9652°、48.1680°、54.0456°、55.1381°、62.7934°、62.7934°等处出现锐钛矿相X-射线衍射峰。

2.图2稻壳灰/TiO₂复合吸附剂的表面形貌

2.3含铬废水的吸附处理

2.3.1实验装置

实验所用的模拟废水，采用分析纯K₂Cr₂O₇，以去离子水配制Cr(Ⅵ)溶液，Cr(Ⅵ)初始浓度为50mg·L^－1。用5mol·L^－1的H₂SO₄或1mol·L^－1的NaOH调节溶液pH值。铬的浓度分析根据文献测定[5](这句话没有列出文献，)，得到吸光度A与浓度C的关系，拟合此标准曲线为：A＝－0.00256＋0.67407C，相关系数r=0.99988。

Cr(Ⅵ)吸附去除率=[(Ｃ₀-Ｃ)/Ｃ₀]×100%,其中Ｃ₀表示吸附前水样中Cr(Ⅵ)的质量浓度,Ｃ表示吸附后水样中Cr(Ⅵ)的质量浓度.

含铬废水与吸附剂的光催化反应在如图3的反应器中进行。反应器为三层同心圆管的石英容器,中间空筒内悬有375Ｗ中压汞灯光源,内层夹套为冷却水套管,外套管为反应器夹套,底部通入空气。每次可装入含有吸附剂的悬浮反应液600ml，反应开始前，混合液搅拌30min，实验时,先打开光源使其稳定5～7min后,将混合器中的含铬废液转入反应管中,同时开启空气泵计时,每隔10min取样离心分离，取上清液测定其浓度。

1.反应管2.冷却水套管3.电源4.光源

2.3.2稻壳灰/TiO₂和普通活性炭静态吸附性能比较

在常温下，实验采用稻壳灰/TiO₂和普通活性炭吸附两种不同的吸附方法，考察其对Cr(Ⅵ)的吸附能力。含铬废水初始浓度50mg·L^－1，吸附剂用量2.0g,

由图4可知，稻壳灰/TiO₂复合吸附120min后，去除率能达到85％左右，明显高于市场销售的普通活性炭的吸附能力。说明稻壳灰/TiO₂吸附能力较强，实验取得成功。

2.3.3稻壳灰/TiO₂吸附Cr^6＋的适宜条件讨论

2.3.3.1pH的影响

实验测定了25℃下pH值分别为2,4,6,8,10时，稻壳灰/TiO₂对Cr⁶⁺的吸附量。

由图5可知，稻壳灰/TiO₂复合吸附剂在不同的pH下均可达到较好的吸附率，达到85％左右，pH值范围较宽，所制备稻壳灰/TiO₂复合吸附剂可作为去除Cr⁶⁺的良好吸附剂。

2.3.3.2投加量的影响

在常温下，考察投加量分别为3g·L^－1，4g·L^－1，5g·L^－1，6g·L^－1，7g·L^－1，8g·L^－1时稻壳灰/TiO₂对Cr⁶⁺的吸附量。

从图6可以看到，随着稻壳灰/TiO₂投加量的增大，稻壳灰/TiO₂对Cr^6＋的去除率随之增加，当投加量小于6g·L^－1时去除率增加较快，大于6g·L^－1时，去除率增加不明显。考虑到处理成本和去除效果，本实验稻壳活性炭的最佳投加量选用6g·L^－1。

结论：以钛酸正丁酯为原料，采用溶胶-凝胶法将纳米二氧化钛与稻壳灰复合后形成吸附剂，对含铬废水有着较好的处理效果，在常温下，对于初始浓度为50mg·L^－1的含铬废水，PH值在较宽范围内，投加量为6g·L^－1时，去除率可达到85％左右，与普通活性炭相比，效率明显提高。

Claims

1.一种利用稻壳灰生产吸附剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（3）然后将上述溶液加速搅拌，缓慢加入到9-11ml的乙醇水溶液，搅拌28-32min后，停止搅拌，静置；

（4）静置陈化1天后，得到溶胶，将溶胶放进100-106℃烘箱中烘干，然后取出放入坩埚中，研磨成粉状，再放入马福炉中，500-520℃连续煅烧4-6h，即可制得稻壳灰/ TiO₂复合吸附剂。

2. 根据权利要求1所述的利用稻壳灰生产吸附剂的方法，其特征在于：

步骤（3）所述的乙醇水溶液的配制体积比为V_乙醇：V_水=1：1，其中乙醇选用95%乙醇。

3.如权利要求1所述的利用稻壳灰生产吸附剂的方法制得的吸附剂在处理含铬废水中的应用。