CN104923159A - 一种鱼骨炭吸附剂及其制备方法和应用 - Google Patents
一种鱼骨炭吸附剂及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种鱼骨炭吸附剂及其制备方法及在重金属废水中的应用，包括以下步骤：1)除杂，将获取的鱼骨原料在水中进行搅拌、烫洗，去除杂质；2)干燥，将除杂后的鱼骨置于烘箱中进行烘干；3)粉碎，将烘干的鱼骨用粉碎机粉碎，得到鱼骨粉作为吸附剂原料；4)高温焙烧，将制备好的鱼骨粉进行高温焙烧炭化，然后自然冷却到室温后取出，即得到鱼骨炭吸附剂。本发明具有如下有益效果：鱼加工废弃物价廉易得，将鱼加工废弃物制备成鱼骨炭，可以进一步开发鱼加工废弃物的潜在价值，同时可以有效降低鱼加工废弃物丢弃时带来的环境污染问题。另外，本发明制备的骨炭具有相当的稳定性，具有良好的吸附性，吸附后容易再生并可以重复使用。
Description
技术领域
本发明属于生物炭技术领域，具体涉及一种鱼骨炭吸附剂及其制备方法及在重金属废水中的应用。
背景技术
生物炭(Biochar)是生物质在完全或部分缺氧的条件下经热解产生的碳质材料。生物炭因富含碳素，具有发达的孔隙结构，比较面积大及离子交换量高等优良的物理化学性质，被认为是一种高效的吸附材料。
骨炭(Bone black)是一种无定形碳,含7％～11％的碳、约80％的磷酸钙和其他无机盐。由脱脂骨头在隔绝空气的条件下经脱脂、脱胶、高温灼烧、分拣等多道工序碳化制得。从骨炭中提取的羟基磷灰石，可以非常有效的去除重金属。它的优势在于它能够消除水中硬度的负面影响，从而消除重金属。除了离子树脂，所有其他吸附剂并不具备这种能力，而且十分昂贵。测试表明，EC-MB骨炭可以消除水中0.5％的砷化物和0.5％重量的氟化物。也可以进行多次循环处理。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型鱼骨炭吸附剂的制备方法，旨在为进一步开发鱼下脚料的价值，达到废物再利用和减少环境污染的目的，同时为开发新型吸附材料提供新的思路。
本发明所采用的技术方案主要包括以下步骤：一种鱼骨炭吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
1)除杂，将获取的鱼骨原料在水中进行搅拌、烫洗，去除杂质；
2)干燥，将除杂后的鱼骨置于烘箱中进行烘干；
3)粉碎，将烘干的鱼骨用粉碎机粉碎，得到鱼骨粉作为吸附剂原料；
4)高温焙烧，将制备好的鱼骨粉进行高温焙烧炭化，然后自然冷却到室温后取出，即得到鱼骨炭吸附剂。
按上述方案，步骤1)中鱼骨原料为淡水鱼鱼骨或海鱼鱼骨。
按上述方案，步骤1)中去除杂质是在80～100℃的热水中进行。
按上述方案，步骤2)中烘干是利用50～100℃的烘箱进行烘干。
按上述方案，步骤3)中鱼骨用采用万能粉碎机进行粉碎，粉碎时间10～20s，间隔1～5min，如此重复10～20次，制成粒度为100目的鱼骨粉。
按上述方案，步骤4)中鱼骨粉的炭化是在400～600℃封闭式马弗炉中进行，升温速率 在2～5℃/min，达到指定温度后恒温时间为1～2h。
上述任意制备方法所得鱼骨炭吸附剂。
所述的鱼骨炭吸附剂在重金属废水处理中的应用。
本发明的鱼骨炭主要成分是羟基磷灰石和钙盐，羟基磷灰石是一种独特的具有高容量的无机物质，可以通过离子交换、表面吸附和溶解沉淀等方式有效地吸附金属离子或其他化合物。另外，鱼骨中也含有一定量的有机物(蛋白质和脂肪)，它们在经过一定的处理后形成具有多孔的炭化物，也具有一定的吸附效果。因此，鱼骨具有开发成为高效吸附剂并应用于环境废水治理的潜在价值。
和现有技术相比，本发明具有如下有益效果：鱼加工废弃物价廉易得，将鱼加工废弃物制备成鱼骨炭，可以进一步开发鱼加工废弃物的潜在价值，同时可以有效降低鱼加工废弃物丢弃时带来的环境污染问题。另外，本发明制备的骨炭具有相当的稳定性，具有良好的吸附性，吸附后容易再生并可以重复使用。本发明提供的制备方法简易，易于工业化生产。
附图说明
图1是本发明所述的利用鱼下脚料制备鱼骨炭的工艺流程图；
图2(a,b)是未处理的鱼骨粉的扫描电子显微镜图；
图3(a,b,c)是在实施例1-3中的500℃条件下隔绝空气高温焙烧后鱼骨炭的扫描电子显微镜图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
实施例1
一种新型鱼骨炭吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
1)：除杂，将获取的淡水鱼鱼骨在80～100℃的热水中进行搅拌、烫洗，去除杂质；
2)：干燥，将除杂后的鱼骨置于50～100℃的烘箱进行烘干；
3)：粉碎，将烘干的鱼骨采用万能粉碎机进行粉碎，粉碎时间10～20s，间隔1～5min，如此重复10～20次，制成粒度为100目的鱼骨粉，作为吸附剂原料；
4)：高温焙烧，将制备好的3g鱼骨粉在500℃封闭式马弗炉中进行高温焙烧炭化1h，其升温速度为5℃/min，然后自然冷却到室温后取出，即得到鱼骨炭吸附剂。
本发明的鱼骨粉在未经过高温处理时，其表面形貌如图2(a,b)所示，其表面较为光滑，且无明显的孔隙结构；鱼骨粉经过500℃高温处理(升温速度为5℃/min，达到指定温度后恒温1h，待自然冷却后取出)后，其表面形貌相对于图2(a,b)有很大变化，如图3(a)所 示，其表面变得更加粗糙不平，出现了孔隙结构，经放大后如图3(b,c)所示。由此可见，高温处理对鱼骨粉的表面形貌结构有很大的影响。高温处理后得到的鱼骨炭，其因表面形貌结构变化，出现了大量的孔隙结构，这样更加有助于其对重金属离子的吸附作用。
实验过程：
①用100mL的容量瓶分别配制Cu、Pb、As(Ⅴ)的标准溶液；
②用1000mL的容量瓶配制备浓度在10μg/mL左右的样液；
③分别量取100mL的样液于100mL的锥形瓶中；
④称取0.2g的鱼骨炭置于100mL的锥形瓶中进行吸附实验，静置24h，每组实验设置3组平行样，；
⑤吸附结束后，对待测液进行处理，并用相应的测量仪器进行测量。本专利中Cu和Pb的离子浓度采用火焰原子吸收仪进行测量，As(Ⅴ)的离子浓度采用原子荧光进行测量。
⑥对得到的数据进行处理，得到表1、2、3中的数据，如下所示。
表1为实施例1对Cu(Ⅱ)的移除效果。
| 离子 | 离子原始浓度(μg/mL) | 吸附后的浓度(μg/mL) | 移除率(％) |
| Cu | 12.411 | 0.406 | 96.73％ |
注：吸附时间为24h
实施例2
一种新型鱼骨炭吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
1)：除杂，将获取的淡水鱼鱼骨原料在80～100℃的热水中进行搅拌、烫洗，去除杂质；
2)：干燥，将除杂后的鱼骨置于50～100℃的烘箱进行烘干；
3)：粉碎，将烘干的鱼骨采用万能粉碎机进行粉碎，粉碎时间10～20s，间隔1～5min，如此重复10～20次，制成粒度为100目的鱼骨粉，作为吸附剂原料；
4)：高温焙烧，将制备好的3g鱼骨粉在580℃封闭式马弗炉中进行高温焙烧炭化1h，其升温速度为4℃/min，然后自然冷却到室温后取出，即得到鱼骨炭吸附剂。
表2为实施例2对As(Ⅴ)的移除效果。
| 离子 | 离子原始浓度(μg/mL) | 吸附后的浓度(μg/mL) | 移除率(％) |
| As | 11.524 | 1.074 | 90.68％ |
注：吸附时间为24h
实施例3
一种新型鱼骨炭吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
1)：除杂，将获取的淡水鱼鱼骨原料在80～100℃的热水中进行搅拌、烫洗，去除杂质；
2)：干燥，将除杂后的鱼骨置于50～100℃的烘箱进行烘干；
3)：粉碎，将烘干的鱼骨采用万能粉碎机进行粉碎，粉碎时间10～20s，间隔1～5min，如此重复10～20次，制成粒度为100目的鱼骨粉，作为吸附剂原料；
4)：高温焙烧，将制备好的3g鱼骨粉在420℃封闭式马弗炉中进行高温焙烧炭化2h，其升温速度为5℃/min，然后自然冷却到室温后取出，即得到鱼骨炭吸附剂。
表3为实施例3对Pb(Ⅱ)的移除效果。
| 离子 | 离子原始浓度(μg/mL) | 吸附后的浓度(μg/mL) | 移除率(％) |
| Pb | 9.797 | 0.943 | 90.37％ |
注：吸附时间为24h
上述实施例阐述的是一种新型鱼骨炭吸附剂的制备及应用。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种鱼骨炭吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
1)除杂，将获取的鱼骨原料在水中进行搅拌、烫洗，去除杂质；
2)干燥，将除杂后的鱼骨置于烘箱中进行烘干；
3)粉碎，将烘干的鱼骨用粉碎机粉碎，得到鱼骨粉作为吸附剂原料；
4)高温焙烧，将制备好的鱼骨粉进行高温焙烧炭化，然后自然冷却到室温后取出，即得到鱼骨炭吸附剂。
2.根据权利要求1所述的鱼骨炭吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤1)中鱼骨原料为淡水鱼鱼骨或海鱼鱼骨。
3.根据权利要求1所述的鱼骨炭吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤1)中去除杂质是在80～100℃的热水中进行。
4.根据权利要求1所述的鱼骨炭吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤2)中烘干是利用50～100℃的烘箱进行烘干。
5.根据权利要求1所述的鱼骨炭吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤3)中鱼骨用采用万能粉碎机进行粉碎，粉碎时间10～20s，间隔1～5min，如此重复10～20次，制成粒度为100目的鱼骨粉。
6.根据权利要求1所述的鱼骨炭吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤4)中鱼骨粉的炭化是在400～600℃封闭式马弗炉中进行，升温速率在2～5℃/min，达到指定温度后恒温时间为1～2h。
7.权利要求1-6任意制备方法所得鱼骨炭吸附剂。
8.权利要求7所述的鱼骨炭吸附剂在重金属废水处理中的应用。
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