CN107335406A - 一种水处理吸附剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水处理吸附剂及其制备方法，属于水处理的技术领域。本发明要解决现有改性秸秆处理过程存在试剂用量大、且有些处理过程易产生二次污染的问题。产品是以秸秆为原料，采用铁离子与双氧水反应生成的羟基自由基对秸秆进行改性而成的。方法：将风干的秸秆，经粉碎、过筛后放入铁盐溶液中浸渍，再逐滴滴加双氧水溶液后继续静止放置，过滤后滤渣干燥后得到水处理吸附剂。本发明用于去除水体中磷及重金属元素。

Description

一种水处理吸附剂及其制备方法
技术领域
本发明属于水处理的技术领域；具体涉及一种用于处理水体中磷、重金属离子吸附剂及其制备方法。
背景技术
改性秸秆作为一种生物质材料、作为吸附剂用于去除水体污染元素的方法多见报道。改性秸秆的工艺过程所用活化剂多为各种酸(有机酸、无极酸)、碱、盐等物质。其处理过程存在试剂用量大、且有些处理过程易产生二次污染的问题。
发明内容
本发明要解决现有改性秸秆处理过程存在试剂用量大、且有些处理过程易产生二次污染的问题；而提供了一种水处理吸附剂及其制备方法。
为解决上述问题，本发明的一种水处理吸附剂是以秸秆为原料，采用铁离子与双氧水反应生成的羟基自由基对秸秆进行改性而成的；具体是按下述步骤进行的：
将风干的秸秆，经粉碎、过筛后放入铁盐溶液中浸渍，再逐滴滴加双氧水溶液后继续静止放置，过滤后滤渣干燥后得到水处理吸附剂。
所述秸秆为玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、薯类秸秆、油菜秸秆、棉花秸秆中的一种或者其中几种的混合；秸秆为混合物时，各种秸秆间按任意比组合。
所述铁盐溶液是氯化铁、硫酸铁或者硝酸铁溶液，铁盐溶液的浓度为0.01～0.2mol/L。
所述浸渍时间为30min～10小时。
所述过筛目数为20目～40目。
所述干燥过程如下：先在80℃干燥6小时，再在110℃条件下干燥2小时。
所述双氧水溶液的质量浓度为1％-10％，每10克经过筛处理的秸秆加10mL～30mL的双氧水溶液。
所述静止放置时间为2小时。
本发明重金属吸附到改性的秸秆后，通过化学方法进行回收处理。本发明的产品可将重金属离子浓缩；具体采用下述步骤进行回收：改性的秸秆吸附重金属后放入蒸馏水中，将其加热，重金属离子从秸秆中释放出来，进入水溶液中，过滤，改性秸秆与重金属离子分离。向重金属离子溶液中加入氨水或者氢氧化钠，调节pH，重金属离子发生沉淀，重金属离子以其氢氧化物的形式得到回收。
本发明利用铁盐与双氧水(H2O2)反应生成羟基自由基(具有很强的氧化性)、利用生成的羟基自由基改性秸秆，改性后的秸秆对水体的污染元素有良好的吸附去除效果。秸秆原材料成本低，秸秆改性过程、改性的秸秆处理水体污染元素的过程均对环境不产生二次污染。
选用秸秆为原料，采用Fenton反应生成的羟基自由基改性秸秆的表面，制备出适用于吸附水体中磷及重金属元素的生物质吸附剂。本发明的吸附剂对水体的污染元素有良好的去除作用；适合吸附水体磷及重金属元素的吸附剂。
Fenton反应处理的秸秆经过试验证明，对水体中磷及重金属元素(铜、镉、铬)去除率均大于80％，适用于各种水体污染物的吸附去除。吸附过程快速、处理效率高、投加方式和设备简单、操作方便等优点；为水体中磷、重金属元素的去除提供了一种高效的处理方法。
附图说明
图1是具体实施方式一制备的水处理吸附剂吸附Cr元素后的电镜扫描图；图2是具体实施方式一制备的水处理吸附剂吸附Cr元素后的吸附能谱分析；图3是原料玉米秸秆电镜扫描图；图4是原料玉米秸的秆能谱分析；图5是具体实施方式一制备的水处理吸附剂吸附亚甲基蓝配水后的电镜扫描图；图6是具体实施方式一制备的水处理吸附剂吸附亚甲基蓝配水后的能谱分析。
具体实施方式
具体实施方式一：本发明中水处理吸附剂的制备方法是按下述步骤进行的：
将自然风干的玉米秸秆，经粉碎、过40目筛后，称取10g，放入0.1mol/L氯化铁溶液中浸渍1小时，再滴加20mL 10％双氧水溶液后继续静止放置2小时，过滤后滤渣置于电热恒温干燥箱内，先在80℃干燥6小时(除去秸秆表面的吸附水)，再在110℃条件下干燥2小时(除去改性秸秆内部的吸附水)，得到水处理吸附剂。
现有技术采用玉米芯部分做吸附原料，但是玉米秸杆去皮过程很费时费力，对玉米秸杆是一种浪费，由于玉米秸杆表面有一层蜡质很难改性处理，且吸附性能差，一般都去皮使用芯，皮未被利用，剩下的皮成了二次污染物。本实施方式使用的玉米秸全部使用，避免了二次污染。
将图1和2与图3和4进行对比可知，本发明制备的吸附剂可吸附金属铬；
将图5和6与图3和4进行对比可知，本发明制备的吸附剂可吸附亚甲基蓝。
采用下述试验验证发明效果：
1、不同铁盐溶液(氯化铁)的浓度制备的吸附剂对铬元素去除效果的影响，吸附剂的制备方法除了铁盐溶液浓度不同以外与具体实施方式一相同，结果如表1所示：
表1不同浓度的铁盐溶液制备的吸附剂对铬元素去除效果表
铁盐溶液的浓度(mol/L) 铬元素去除率(％)
0.003 24
0.005 46
0.01 61
0.02 58
0.03 73
0.05 83
0.1 95
0.2 94
2、不同铁盐溶液(氯化铁)的浓度制备的吸附剂对亚甲基蓝去除效果的影响，吸附剂的制备方法除了铁盐溶液浓度不同以外与具体实施方式一相同，结果如表2所示：
表2不同浓度的铁盐溶液制备的吸附剂对亚甲基蓝去除效果表
铁盐溶液的浓度(mol/L) 亚甲基蓝去除率(％)
0.0005 60
0.001 72
0.003 85
0.005 81
0.01 75
0.03 72
0.05 70
0.1 70
由表2可知，浓度为0.003mol/L铁盐溶液制备的吸附剂对亚甲基蓝去除效果最好。
3、不同浸渍时间制备的吸附剂对铬元素及亚甲基蓝去除效果的影响，吸附剂的制备方法除了浸渍时间不同以外与具体实施方式一相同，结果如表3所示：
表3不同浸渍时间制备的吸附剂对铬元素及亚甲基蓝去除效果表
由表3可知，浸渍30分钟以上制备的吸附剂去除效果均达到80％以上。
4、不同秸秆粒径制备的吸附剂对铬元素及亚甲基蓝去除效果的影响，吸附剂的制备方法除了秸秆粒径不同以外与具体实施方式一相同，结果如表4所示：
表4不同秸秆粒径制备的吸附剂对铬元素及亚甲基蓝去除效果表
秸秆粒径(目) 铬元素去除率(％)
20 99
40 88
60 85
80 54
100 43
秸秆粒径(目) 亚甲基蓝去除率(％)
20 65
40 67
60 72
80 92
100 92
由表4可知，秸秆粒径为20目制备的吸附剂对铬元素去除效果最好，秸秆粒径为80～100目制备的吸附剂对亚甲基蓝去除效果最好。
5、不同双氧水浓度制备的吸附剂对铬元素及亚甲基蓝去除效果的影响，吸附剂的制备方法除了双氧水浓度不同以外与具体实施方式一相同，结果如表5所示：
表5不同双氧水浓度制备的吸附剂对铬元素及亚甲基蓝去除效果表
双氧水浓度(％) 铬元素去除率(％)
0.3 40
3 41
10 38
双氧水浓度(％) 亚甲基蓝去除率(％)
0.3 70
3 62
10 60
由表5可知，双氧水浓度为3％制备的吸附剂对铬元素去除效果最好，双氧水浓度为0.3％制备的吸附剂对亚甲基蓝去除效果最好。
6、选取铁离子浓度为0.1mol/L,浸渍时间为1小时，秸秆目数为20目，双氧水浓度为0.3％时，铬元素去除率如表6：
表6：不同初始浓度下的吸附效果
由表6可知，本发明方法制备的吸附剂对铬元素去除率在58％以上。对高浓度的铬有很好的去除效果。
7、选取铁离子浓度为0.005mol/L,浸渍时间为2小时，秸秆目数为80目，双氧水浓度为0.3％时，亚甲基蓝去除率如表7：
表7
由表6可知，本发明方法制备的吸附剂对铬元素去除率在80％以上。对高浓度的亚甲基蓝有很好的去除效果。

Claims (10)

1.一种水处理吸附剂，其特征在于水处理吸附剂是以秸秆为原料，采用铁离子与双氧水反应生成的羟基自由基对秸秆进行改性而成的。
2.根据权利要求1所述的一种水处理吸附剂，其特征在于所述秸秆为玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、薯类秸秆、油菜秸秆、棉花秸秆中的一种或者其中几种的混合。
3.如权利要求1或2所述一种水处理吸附剂的制备方法，其特征在于该方法是按下述步骤进行的：
将风干的秸秆，经粉碎、过筛后放入铁盐溶液中浸渍，再逐滴滴加双氧水溶液后继续静止放置，过滤后滤渣干燥后得到水处理吸附剂。
4.根据权利要求3所述一种水处理吸附剂的制备方法，其特征在于铁盐溶液是氯化铁、硫酸铁或者硝酸铁溶液，铁盐溶液的浓度为0.01～0.2mol/L。
5.根据权利要求3所述一种水处理吸附剂的制备方法，其特征在于浸渍时间为30min～10小时。
6.根据权利要求3所述一种水处理吸附剂的制备方法，其特征在于浸渍时间为1小时。
7.根据权利要求3所述一种水处理吸附剂的制备方法，其特征在于过20目～40目筛。
8.根据权利要求3所述一种水处理吸附剂的制备方法，其特征在于干燥过程如下：先在80℃干燥6小时，再在110℃条件下干燥2小时。
9.根据权利要求3所述一种水处理吸附剂的制备方法，其特征在于双氧水溶液的质量浓度为1％-10％，每10克经过筛处理的秸秆加10mL～30mL的双氧水溶液。
10.根据权利要求3所述一种水处理吸附剂的制备方法，其特征在于静止放置2小时。
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