CN108654565A - 一种氨化改性小麦秸秆吸附剂的制备及应用 - Google Patents

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解宇峰
龙涛
李志琳
何斐
邓绍坡
祝欣
陈樯
王磊
石佳奇
应蓉蓉
程德义
张德锦
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Abstract

本发明涉及一种氨化改性小麦秸秆吸附剂的制备及应用，将小麦秸秆用去离子水洗净后，放到烘箱烘至恒重，取出，用粉碎机将小麦秸秆粉碎，过18目筛备用；将5％的尿素溶液均匀的喷洒在一定量粉碎后的小麦秸秆上，搅拌均匀，用自封袋密封；将密封好的小麦秸秆放入恒温培养箱中40℃培养，培养2天后取出，即得到氨化改性小麦秸秆吸附剂。将氨化后的改性小麦秸秆吸附剂应用于镉废水处理中，吸附容量大，吸附能力强，吸附效率高；处理后吸附剂稳定，不会造成二次污染；该改性方法简单、经济适用，可适用于大规模生产并实现了废弃物利用，避免了小麦秸秆焚烧造成的二次污染,有利于环境保护。

Description

一种氨化改性小麦秸秆吸附剂的制备及应用
技术领域
本发明涉及含镉废水吸附处理技术领域，具体涉及一种氨化改性小麦秸秆吸附剂的制备及应用。
背景技术
镉是炼锌过程中产生的副产品，可用在电池制造业、染料制造业及塑胶稳定剂生产，所以这些行业及铅锌矿的开采及冶炼、有色金属采选和冶炼、镉化合物工业、电镀等行业过程中产生的含镉的废气、废水、废渣均可通过不同途径进入水体，致使水体中镉浓度增加，在危害水生生物的同时，也严重威胁着周围人的生命健康。金属镉的毒性较强，其在水体中浓度达到0.001-0.01mg/L之间时，即可发挥毒性，对生物体产生毒害作用。镉可以引起咳嗽﹑胸闷﹑头晕﹑全身酸痛﹑呼吸衰竭肾功能衰减等急性和慢性症状，并且由于镉半衰期长、不能生物降解等特点，极易在人体内蓄积，对人类的健康造成严重危害因此含镉离子废水的治理问题，亟待解决。对人类健康造成损害的重金属绝大多数来自于工矿企业生产经营中所排放的废水，处理这些重金属废水的传统方法主要有：化学沉淀法、吸附法、电化学法、膜处理法等，但这些方法存在能耗高、处理费用高、二次污染、处理效率低等缺点，而生物吸附法由于具有廉价、高效、稳定和对不同重金属离子良好的选择性等特点，被认为是具有良好前景的替代方法。
我国是农业大国，每年可产生大量的农林废弃物。农林废弃物是农、林业生产和加工过程中所产生的副产品，其主要成分就是农林业的生物质，所以农林废弃物来源广泛，加之价格低廉、可再生，天然的或者经过简单改性的农林废弃物对重金属离子有良好吸附性能。在资源紧张的当今社会，利用各种农林废弃物作材料制备吸附剂，对水体中重金属污染进行处理，已成为一个研究热点。
小麦作为我国的主要粮食作物之一，每年会产生大量的小麦秸秆等生物质废弃物。利用其作为吸附剂的主要优势是：结构孔隙度高，比表面积大，容易对镉金属离子产生物理吸附作用；此外，小麦秸秆主要由纤维素和木质素以及少量半纤维素组成，这些成分含有羧基、羟基、碳酰基、多糖和氨基等各种功能团，这些官能团对重金属离子具有很强的亲和力。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种氨化改性小麦秸秆吸附剂的制备及应用，克服吸附效率低的缺陷。该吸附剂成本低、吸附处理效率高。
本发明提供的技术方案是：
一种氨化改性小麦秸秆吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将小麦秸秆用去离子水洗净后，放到烘箱烘至恒重，取出，用粉碎机将小麦秸秆粉碎，过18目筛备用；
(2)将5％的尿素溶液均匀的喷洒在一定量粉碎后的小麦秸秆上，搅拌均匀，用自封袋密封；(3)将密封好的小麦秸秆放入恒温培养箱中40℃培养，培养2天后取出，即得到氨化改性小麦秸秆吸附剂。
本发明还公布所述的氨化改性小麦秸秆吸附在吸附去除镉离子中应用。
向高浓度镉离子溶液中分别投加一定量的改性吸附剂，吸附剂投加量为0.01-1g，镉离子溶液pH为2-9。置于200r/min恒温振荡器中，于温度5-45℃下进行24h吸附。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的改性小麦秸秆吸附剂应用于含镉废水处理中，吸附能力强、吸附容量大，镉离子吸附量为11.29mg/g，相比较于未氨化的小麦秸秆，其吸附量提高了36.68％。本发明方法具有生产工艺简单、经济适用、可再生等优点，可适用于大规模生产并实现了废弃物利用，避免了小麦秸秆焚烧造成的二次污染,有利于环境保护。
附图说明
图1为小麦秸秆对镉离子的吸附等温线，N0表示未氨化的小麦秸秆，N1表示氨化后的小麦秸秆。
图2为镉离子吸附后解吸曲线，N0表示未氨化的小麦秸秆，N1表示氨化后的小麦秸秆。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
(1)将小麦秸秆用去离子水洗净放到烘箱烘至恒重，取出，用粉碎机将小麦秸秆粉碎过18目的筛子备用；
(2)将5％的尿素溶液均匀的喷洒在一定量的小麦秸秆(粉碎后)上，搅拌均匀，用自封袋密封；
(3)将密封好的小麦秸秆放入恒温培养箱中40℃培养，培养2天后取出即得到氨化改性小麦秸秆吸附剂；
(4)氨化好的秸秆为棕色或深黄色且发亮，秸秆气味糊香，质地柔软，温度不高；
(5)向高浓度镉离子溶液中分别投加一定量的改性吸附剂，镉离子浓度为60mg/L，吸附剂投加量为0.05g，镉离子溶液pH为5.5，置于200r/min恒温振荡器中，于温度25℃下进行24h吸附；
利用所述的改性小麦秸秆吸附剂，可有效吸附水中的镉含量，镉离子吸附量为11.29mg/g，经过氨化改性的吸附剂对镉的吸附效率提高了36.68％。
图1为小麦秸秆对镉离子的吸附等温线，N0表示未氨化的小麦秸秆，N1表示氨化后的小麦秸秆。随着平衡浓度的增加，N0和N1对Cd的吸附量也逐渐增加并逐渐达到吸附饱和，N1和N0对Cd的最大吸附量分别11.29mg/g、8.26mg/g，相比较于未氨化的小麦秸秆，氨化后的小麦秸秆对镉离子的吸附量提高了36.68％
图2为镉离子吸附后解吸曲线，N0表示未氨化的小麦秸秆，N1表示氨化后的小麦秸秆。随着吸附量的增加，解吸率先降低后增加，且N0的解吸率在21.29％-43.06％，始终高于氨化后的小麦秸秆解吸率，这表明氨化后的秸秆对重金属Cd的亲和力较高，吸附镉离子后较为稳定，不容易发生解吸。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种氨化改性小麦秸秆吸附剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将小麦秸秆用去离子水洗净后，放到烘箱烘至恒重，取出，用粉碎机将小麦秸秆粉碎，过18目筛备用；
(2)将5％的尿素溶液均匀的喷洒在一定量粉碎后的小麦秸秆上，搅拌均匀，用自封袋密封；
(3)将密封好的小麦秸秆放入恒温培养箱中40℃培养，培养2天后取出，即得到氨化改性小麦秸秆吸附剂。
2.权利要求1所述的氨化改性小麦秸秆吸附在吸附去除镉离子中应用。
3.根据权利要求2所述的氨化改性小麦秸秆吸附在吸附去除镉离子中应用，其特征在于：向高浓度镉离子溶液中分别投加一定量的改性吸附剂，吸附剂投加量为0.01-1g，镉离子溶液pH为2-9。
4.根据权利要求3所述的氨化改性小麦秸秆吸附在吸附去除镉离子中应用，其特征在于：置于200r/min恒温振荡器中，于温度5-45℃下进行24h吸附。
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RU2009110159A (ru) * 2006-08-23 2010-09-27 Карбон Солюшнз Инк. (Ca) Активированный уголь, имперегнированный кислотой, способы его получения и применения
CN107983313A (zh) * 2017-12-04 2018-05-04 湖南大学 一种基于稀硫酸和ddbac联合预处理小麦秸秆制备水体中镉离子吸附剂的方法

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