CN110302761A - 一种利用玉米秸秆吸附重金属的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于环境保护领域，具体涉及一种利用玉米秸秆吸附重金属的方法。将玉米秸秆脱皮处理，切成小段后洗净通过烘干机进行烘干至恒重，用粉碎机进行粉碎，所得颗粒用乙醇进行浸泡脱色，脱色时间2小时，取出后用去离子水进行冲洗烘干，烘干后的秸秆颗粒浸泡在浓度为1mol/L的乙酸中，浸泡1h，取出后用去离子水进行冲洗烘干，浸泡在浓度为1mol/L的NaOH中，浸泡1h，用去离子水洗净，烘干，最终得到改性好的玉米秸秆吸附剂。本发明中的材料无需合成，原料易得，价格低廉，且毒性低，且实现废物再利用。改性方法操作步骤简单，条件易于达到，容易实现，得到的改性玉米秸秆对重金属的吸附效果好，在地下水和重金属废水处理领域有着广阔的应用前景。

Description

一种利用玉米秸秆吸附重金属的方法
技术领域
本发明涉及一种利用玉米秸秆吸附重金属的方法，属于废物资源化及环境保护技术领域。
背景技术
随着社会生产力的不断发展、工业生产水平的不断提高，重金属污染问题成为当今世界备受关注的公害之一，重金属通过各种途径进入土壤并积累，植物通过根系从土壤中吸收并富集重金属，积累的重金属再通过食物链进入人体，给人类健康带来巨大危害。近年来不断被媒体所披露的“癌症村”现象就是由重金属对环境造成污染而产生的严重社会问题。
有数据表明，工业生产中所产生的废水、废气和废渣对水体的污染最严重，我国的江河湖库的污染率高达80.1％，由河流所携带进入海洋的重金属污染物总量达到3.4万吨。农业生产中排放的污染物主要是生产所使用农药(主要是除草剂、杀虫剂等)，在农作物上的残留以及随着降水与灌溉过程进入水体、土壤和空气中，对生态环境与人体健康产生影响，对人体健康方面主要包括造血功能、免疫功能及内分泌系统等多个系统的损伤，因此如何缓解重金属对植物的毒害作用，进而提高农作物生产产量和品质受到普遍关注。
我国关于土壤污染防治方面的法律法规也在加速出台，2016年5月28日国务院印发《土壤污染防治行动计划》，提出至本世纪中叶全面改善我国土壤环境质量，实现生态系统良性循环，由此我国土壤修复行业驶人发展快车道，如何高效、环保地进行土壤重金属污染修复成为行业内亟待解决的一大热点问题。
常用的重金属修复方法分为物理修复法、化学修复法、生物修复法，物理修复法包括玻璃化技术、热处理技术、电动修复法等；化学修复法包括化学性能改变、化学吸附、钝化、化学淋洗等；生物修复发包括动植物/微生物修复等。吸附法以其操作简单、廉价、高效而备受青睐。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。
我国是一个农业大国，农作物秸秆资源丰富，其中的玉米秸秆每年产量达上亿吨，但目前这些秸秆得不到合理的利用，大部分被随意丢弃在农田或就地焚烧，不但造成了资源浪费，还造成环境污染。随着农业和加工技术的现代化，对农作物秸秆的认识有了全新的转变，秸秆和籽实一样都是重要的农产品。对玉米秸秆进行改性，并研究其对重金属离子的吸附性能，实现农业废弃物资源化和水污染的有效治理，实现以废治废，为我国广大农村地区秸秆的高附加值利用提供经验。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种利用玉米秸秆吸附重金属的方法，目的是提供一种以玉米秸秆为原料，通过改性，制备可用于吸附重金属的制备方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案按照以下步骤进行：
(1)将玉米秸秆脱皮处理，切成小段后洗净通过烘干机进行烘干至恒重，用粉碎机进行粉碎，过100目筛。
(2)所得颗粒用80％乙醇进行浸泡脱色，脱色时间2小时，取出后用去离子水进行冲洗烘干。
(3)将步骤(2)中烘干后的秸秆颗粒浸泡在浓度为1mol/L的乙酸中，超声浸泡2h，取出后用去离子水进行冲洗烘干。
(4)将步骤(2)中烘干后的秸秆颗粒浸泡在浓度为1mol/L的NaOH中，超声浸泡2h，取出用去离子水进行冲洗，调节PH至中性，后烘干，最终得到改进玉米秸秆吸附剂。
所述的烘干温度为70-75℃。
所述的用去离子水洗净是反复洗涤3-5次。
与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：
本发明所采用的改性方法是利用了乙醇的溶解能力，以去除秸秆中的色素、某些极性物质，部分木质素和半纤维素等的化学键断裂而溶解；氢氧化钠的作用主要是进一步去除色素、半纤维素；加入乙酸的目的主要是引进羧基，对秸秆进行去质子化，活化吸附位点，改善吸附性能。
本发明的优点有：
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。
3、本发明开拓了玉米秸秆的应用领域，实现了废弃物的资源化应用；
具体实施方式
实例1
(1)将玉米秸秆脱皮处理，切成小段后洗净通过烘干机进行烘干至恒重，用粉碎机进行粉碎，过100目筛。
(2)所得颗粒用80％乙醇进行浸泡脱色，脱色时间2小时，取出后用去离子水进行冲洗烘干。
(3)将步骤(2)中烘干后的秸秆颗粒浸泡在浓度为1mol/L的乙酸中，超声浸泡2h，取出后用去离子水进行冲洗烘干。
(4)将步骤(2)中烘干后的秸秆颗粒浸泡在浓度为1mol/L的NaOH中，超声浸泡2h，取出用去离子水进行冲洗，调节PH至中性，后烘干，最终得到改进玉米秸秆吸附剂。
所述的烘干温度为72℃。
吸附
取不同质量的处理后干燥秸秆粉末，放入50ml 10g/L的CuS04.H2O溶液中磁力搅拌2h，将溶液进行抽滤，取滤液进行滴定。
取0.5g的处理后干燥秸秆粉末，放入50ml不同浓度的CuS04 H2O溶液中磁力搅拌2h，将溶液进行抽滤，取滤液进行滴定。
滴定
取10ml滤液，10ml蒸馏水于锥形瓶内。
加入1g的KI和3ml淀粉指示剂后，溶液变蓝色后，立即用0.05mol/L的硫代硫酸钠溶液进行滴定，滴定至浅蓝色时，加入10ml 10％硫氰化钾溶液继续滴定至蓝色消失，溶液变为灰白色且30s内不褪色即为滴定终点，记录所用硫代硫酸的体积。
计算公式：
溶液中剩余的C(Cu2+)＝C(硫代硫酸钠)×V(硫代硫酸钠)/V(样品)×M(Cu2+)×n
C(硫代硫酸钠)＝0.1mol/L；V(样品)＝20ml；M(Cu 2+ )＝63.5；n＝稀释倍数×2；秸秆吸附的C(Cu 2+ )＝g/L
不同质量的秸秆粉末：
从实验数据可知该法吸附量最大为2.12g·L-1，随着秸秆质量的增加，吸附量也随之提升。
实例2
(1)将玉米秸秆脱皮处理，切成小段后洗净通过烘干机进行烘干至恒重，用粉碎机进行粉碎，过100目筛。
(2)所得颗粒用80％乙醇进行浸泡脱色，脱色时间2小时，取出后用去离子水进行冲洗烘干。
(3)将步骤(2)中烘干后的秸秆颗粒浸泡在浓度为1mol/L的乙酸中，超声浸泡2h，取出后用去离子水进行冲洗烘干。
(4)将步骤(2)中烘干后的秸秆颗粒浸泡在浓度为1mol/L的NaOH中，超声浸泡2h，取出用去离子水进行冲洗，调节PH至中性，后烘干，最终得到改进玉米秸秆吸附剂。
所述的烘干温度为72℃。
吸附
取0.5g的处理后干燥秸秆粉末，放入50ml不同浓度的CuS04‘H2O溶液中磁力搅拌2h，将溶液进行抽滤，取滤液进行滴定。
滴定
取10ml滤液，10ml蒸馏水于锥形瓶内。
加入1g的KI和3ml淀粉指示剂后，溶液变蓝色后，立即用0.05mol/L的硫代硫酸钠溶液进行滴定，滴定至浅蓝色时，加入10ml 10％硫氰化钾溶液继续滴定至蓝色消失，溶液变为灰白色且30s内不褪色即为滴定终点，记录所用硫代硫酸的体积。
计算公式：
溶液中剩余的C(Cu2+)＝C(硫代硫酸钠)×V(硫代硫酸钠)/V(样品)×M(Cu2+)×n
C(硫代硫酸钠)＝0.1mol/L；V(样品)＝20ml；M(Cu 2+ )＝63.5；n＝稀释倍数×2；秸秆吸附的C(Cu 2- )＝g/L
不同浓度的铜离子溶液：
从实验数据可知该法吸附量最大为2.69g·L-1，0.5g处理秸秆吸附率最大为16％。

Claims (2)

1.一种利用玉米秸秆吸附重金属的方法，其特征在于按照以下步骤进行：
(1)将玉米秸秆脱皮处理，切成小段后洗净通过烘干机进行烘干至恒重，用粉碎机进行粉碎，过100目筛。
(2)所得颗粒用80％乙醇进行浸泡脱色，脱色时间2小时，取出后用去离子水进行冲洗烘干。
(3)将步骤(2)中烘干后的秸秆颗粒浸泡在浓度为1mol的乙酸中，浸泡1h，取出后用去离子水进行冲洗烘干。
(4)将步骤(2)中烘干后的秸秆颗粒浸泡在浓度为1mol的NaOH中，浸泡1h，取出用去离子水进行冲洗，调节PH至中性，后烘干，最终得到改进玉米秸秆吸附剂。
2.根据权利要求1所述的一种利用玉米秸秆吸附重金属的方法，其特征在于所述的烘干温度为70～75℃。
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