CN110314640A - 贝壳粉吸附剂的制备工艺、贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂的制备工艺及应用 - Google Patents

贝壳粉吸附剂的制备工艺、贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂的制备工艺及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种贝壳粉吸附剂的制备工艺，贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂的制备工艺及应用，包括如下步骤：预处理，使用去离子水将贝壳洗净后，将其置于浓度为0.15mol/L的NaOH溶液中浸泡1～2h；烘干，将浸泡完成的贝壳再次使用去离子水洗净，并置于干燥设备中烘干24～28h；粉碎，将烘干后的贝壳采用粉碎机进行粉碎，并通过80目～140目的筛网过筛后得到贝壳粉；煅烧活化，将贝壳粉置于加热炉中煅烧80～120min，得到所述贝壳粉吸附剂。充分利用废弃的贝壳资源，制得的贝壳粉吸附剂可以对水溶液中的重金属离子起吸附作用，改善水体质量。利用贝壳粉作为载体对纳米零价铁进行负载，有效的防止了纳米零价铁的团聚，并且增加了贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂在具体应用过程中的稳定性。

Description

贝壳粉吸附剂的制备工艺、贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂的 制备工艺及应用
技术领域
本发明涉及吸附剂技术领域，尤其涉及一种贝壳粉吸附剂的制备工艺、贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂的制备工艺及应用。
背景技术
随着现代工业的不断发展，日常生活中存在部分河道出现发臭、变色甚至河道中的生物死亡的现象，这种现象的出现是由于水体污染所致，由于工业制造所排放的污水中通常含有较多的金属离子如铅、镉、铬、汞、铜等，重金属水体的污染对环境、动植物和人类都有多方面的危害，其中以铅、镉和汞的毒性最大。
现有工业废水的处理工艺分为以下四种：化学沉淀法、膜分离法、离子交换法和吸附法。化学沉淀法是目前处理重金属污染最常见的工艺，该方法娴熟，成本低廉，适合高浓度的重金属污染物，但需要通过酸碱环境来调整沉淀的生成，并且在这一过程中可能出现其他环境污染问题。膜分离法是利用膜对废液中的不同成分选择性透过，该工艺具有效果好、耗能低等优点，但需要不断的开发新型膜材料以适应不同的成分。离子交换法则是利用离子和废水中的重金属离子发生反应，除去废水中的重金属离子，该工艺的优点是效果好、操作简便，并且可以同时吸附不同的离子，但其处理价格较高，流程复杂、预处理所需的外界环境要求高、重复利用时若处理不得当可能存在二次污染等问题。而吸附法不仅能够处理一些难降解的有机物质，还能够有针对性的对重金属元素进行去除，主要包括活性炭吸附剂、腐殖酸类吸附剂、矿物吸附剂和高分子吸附剂。
其中纳米零价铁是目前被广泛研究和应用的治理水体污染的吸附剂，较于其他吸附剂，纳米零价铁一般具有以下优势：活性高、还原性强、吸附性强、去除重金属离子种类多，目前可用纳米零价铁除去的重金属离子主要包括镉、铅、汞、铬、镍、铜等，但纳米零价铁在去除重金属离子时存在一定的缺陷，吸附时容易发生团聚，降低了后续对重金属离子的吸附效果。
发明内容
本发明的目的之一是提出一种贝壳粉吸附剂的制备工艺，通过该制备工艺制备而成的贝壳粉吸附剂可以利用废弃的贝壳资源，对工业废水中的重金属离子进行吸附。
本发明的目的之二是提出一种贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂的制备工艺，通过该制备工艺制备而成的贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂的制备工艺可以利有效的防止纳米零价铁的团聚，使得纳米零价铁对工业废水中重金属离子的吸附效率得到提高。
本发明的目的之三是提出一种贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂在重金属水溶液中的应用，通过贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂对重金属水溶液进行处理，吸附重金属水溶液中的重金属离子。
为实现上述目的，本发明提出一种贝壳粉吸附剂的制备工艺，包括如下步骤：
预处理，使用去离子水将贝壳洗净后，将其置于浓度为0.15mol/L的NaOH溶液中浸泡1～2h；
烘干，将浸泡完成的贝壳再次使用去离子水洗净，并置于干燥设备中烘干24～28h；
粉碎，将烘干后的贝壳采用粉碎机进行粉碎，并通过80目～140目的筛网过筛后得到贝壳粉；
煅烧活化，将贝壳粉置于加热炉中煅烧80～120min，得到所述贝壳粉吸附剂。
优选地，所述贝壳包括：芒果螺贝壳、海白螺贝壳、贵妃芋螺贝壳、鲍鱼壳的一种或多种。
优选地，所述贝壳粉的粒度为106～180μm。
优选地，所述煅烧活化的温度为350～500℃。
本发明还提出一种贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂的制备工艺，使用上所述贝壳粉吸附剂的制备工艺，还包括如下步骤：在室温条件下，将所述贝壳粉吸附剂与FeCl2·4H2O装入容器中混合，再加入200mL体积分数为30％的乙醇水溶液，制得亚铁混合溶液；将亚铁混合溶液在N2环境下采用磁力搅拌设备搅拌30min后，再将100mL的浓度为1mol/L的NaBH4乙醇溶液以30～40滴/min的速度滴加至亚铁溶混合溶液中，在N2环境下继续采用磁力搅拌设备搅拌30min，得到混合液；将上述混合液进行抽滤分离，得到所述贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂。
本发明还提出一种根据贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂的制备工艺制得的贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂在重金属水溶液中的应用。
优选地，所述重金属水溶液的pH值为4～6。
优选地，所述贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂的用量为0.2～0.6g/L。
优选地，所述重金属水溶液的温度为25～35℃。
优选地，所述重金属水溶液中的重金属离子为Pb2+和Cd2+。
本技术发明的有益效果：
1.通过天然贝壳制备贝壳粉吸附剂的制备工艺，可以充分利用废弃的贝壳资源，并且制得的贝壳粉吸附剂可以对水溶液中的重金属离子起吸附作用，改善水体质量，采用煅烧活化对贝壳粉进行处理后，贝壳粉中原有的有机质经过高温煅烧后分解，其余未分解的碳酸钙成分形成多孔状均匀结构，对水溶液中的重金属离子起吸附效果。
2.通过贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂的制备工艺，制备得到的贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂利用了贝壳粉作为载体对纳米零价铁进行负载，有效的防止了纳米零价铁的团聚，并且增加了贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂在具体应用过程中的稳定性，在保持纳米零价铁原有的活性高、还原性强、吸附性强和可去除重金属离子种类较多优点的同时，提高了对水溶液中重金属离子的吸附效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为实施例1所制得的芒果螺贝壳粉未煅烧活化前的扫描电镜图；
图2为实施例1所制得的芒果螺贝壳粉煅烧活化后的扫描电镜图；
图3为实施例1所制得的芒果螺贝壳粉在煅烧活化前后的红外光谱图；
图4为实施例1所制得的贝壳粉吸附剂的扫描电镜图；
图5为实施例5所制得的贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂的扫描电镜图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种贝壳粉吸附剂，充分利用了天然的贝壳资源，用于吸附水溶液中的重金属离子，改善水体质量，特别是吸附水溶液中的Pb2+和Cd2+。
一种贝壳粉吸附剂的制备工艺，包括如下步骤：
预处理，使用去离子水将贝壳洗净后，将其置于浓度为0.15mol/L的NaOH溶液中浸泡1～2h；
烘干，将浸泡完成的贝壳再次使用去离子水洗净，并置于干燥设备中烘干24～28h；
粉碎，将烘干后的贝壳采用粉碎机进行粉碎，并通过80目～140目的筛网过筛后得到贝壳粉；
煅烧活化，将贝壳粉置于加热炉中煅烧80～120min，得到所述贝壳粉吸附剂。
具体的，采用去离子水对贝壳清洗进行初步除污，避免在使用自来水清洗时其残留的微量钙、镁和铝离子，对制成的贝壳粉吸附剂性能造成影响，再将洗净后的贝壳置于浓度为0.15mol/L的NaOH溶液中浸泡，进一步除去附着在贝壳表面的杂质。再次使用去离子水将浸泡于NaOH溶液中的贝壳洗净，除去贝壳表面附着的NaOH溶液，洗净后置于干燥设备中烘干24～28h，将贝壳中的水分烘干，将烘干后的贝壳粉碎，采用100～140目的筛网进行过滤，得到粒度分布均匀的贝壳粉，再将贝壳粉置于加热炉中煅烧，煅烧时间为80～120min，防止煅烧时间过短，贝壳粉中的有机质分解不完全，加热炉具体为马弗炉。
天然贝壳中的碳酸钙和有机质均匀的混合在一起，其主要成分约含有94％的CaCO3、6％的糖类、蛋白质和甲壳素等有机质，煅烧活化前的贝壳粉组织质地紧致，几乎没有孔径存在，在采用煅烧活化对贝壳粉进行处理后，如图1-3所示，煅烧后的吸收峰弱化，说明部分碳酸钙的晶型发生转变，由文石型向方解石型转化，此外，有机物峰消失说明煅烧活化后贝壳粉组分中原有的有机质经过高温煅烧后分解，其余未分解的碳酸钙成分在贝壳粉表面形成大量微纳米级的均匀孔径，颗粒的直径在600～1100nm之间，可以起到与活性炭相同的吸附效果。煅烧时间为80～120min，在保证贝壳粉中有机质分解完成的同时，贝壳粉对水溶液中的重金属离子吸附效果最佳，且由于煅烧后的贝壳粉吸附剂主要成分为碳酸钙，对水溶液中重金属离子的吸附过程中，不存在以离子交换、络合反应和化学沉淀等为主要形式的化学吸附，以物理吸附为主。
具体的，所述贝壳包括：芒果螺贝壳、海白螺贝壳、贵妃芋螺贝壳、鲍鱼壳的一种或多种。选用芒果螺贝壳、海白螺贝壳、贵妃芋螺贝壳、鲍鱼壳作为贝壳粉的原料，来源较为丰富。四种贝壳的基本成分相同，但煅烧活化完成后的芒果螺贝壳粉表面孔径最小，其孔状结构的分布比海白螺贝壳、贵妃芋螺贝壳和鲍鱼壳更为均匀且致密，比表面积更大，吸附效果更好。
进一步地，所述贝壳粉的粒度为106～180μm。当贝壳粉的粒度较小时，对水溶液中的重金属离子吸附效果较好，随着贝壳粉的粒度减小至一定程度(106μm)后对水溶液中的重金属离子的吸附量将会趋于平缓。贝壳粉粒度减小时贝壳粉吸附剂的有效吸附位点增加，同时也使得吸附质-重金属离子到达吸附剂表面吸附位点的距离减小，而当贝壳粉的粒度减少至一定程度后，对于水溶液来说，贝壳粉吸附剂的“有效吸附位点”和“吸附点的距离”已经完全满足吸附改水溶液中重金属离子的要求，使得贝壳粉吸附剂的吸附量趋于平缓。
进一步地，所述煅烧活化的温度为350～500℃。具体地，经过预处理后的贝壳粉不存在除CO3 2-以外的其他基团，且标准大气压下碳酸钙的分解温度为530℃，本发明技术方案中的煅烧活化温度控制在350～500℃，贝壳粉成分中的有机质分解而碳酸钙不会分解，随着煅烧活化温度的升高，贝壳粉对重金属离子的吸附量将逐渐增大，当煅烧温度达到500℃后，贝壳粉对重金属的吸附不再增大。由于贝壳粉吸附剂含有碳酸钙和各种有机质，在低温时有机质的分解不充分，但随着煅烧温度的升高，不同种类的有机质在高温条件下产生变性与分解，从而使贝壳粉形成多孔状结构，对重金属离子的吸附性能显著加强，但当达到一定温度500℃后，贝壳粉中的有机质分解完全，贝壳粉的结构将不再发生明显变化，吸附性能也基本保持不变。
本发明还提出一种贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂的制备工艺，使用上所述贝壳粉吸附剂的制备工艺，还包括如下步骤：在室温条件下，将所述贝壳粉吸附剂与FeCl2·4H2O装入容器中混合，再加入200mL体积分数为30％的乙醇水溶液，制得亚铁混合溶液；将亚铁混合溶液在N2环境下采用磁力搅拌设备搅拌30min后，再将100mL的浓度为1mol/L的NaBH4乙醇溶液以30～40滴/min的速度滴加至亚铁溶混合溶液中，在N2环境下继续采用磁力搅拌设备搅拌30min，得到混合液；将上述混合液进行抽滤分离，得到所述贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂。
将贝壳粉吸附剂与FeCl2·4H2O混合，加入200mL的乙醇水溶液后，贝壳粉吸附剂和FeCl2·4H2O溶解在乙醇水溶液中，得到亚铁混合溶液，再通过强还原剂NaBH4乙醇溶液中的BH4–将亚铁混合溶液中的Fe2+还原为纳米级的零价铁离子，由亚铁混合溶液中有贝壳粉吸附剂的存在，因此零价铁离子附着在贝壳粉吸附剂的表面，再进行抽滤分离后得到贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂。采用N2环境可以对反应起到保护作用，提供正压，防止空气中的氧气、水等进入反应体系，防止发生副反应。在反应前后均采用磁力搅拌设备进行搅拌，可以产生较大的扭转力矩，并且有较好的密封性能，进一步防止副反应的发生。由图4-5所示，负载前贝壳粉表面孔状结构明显且几乎无颗粒状物质。负载后由于Fe0大量存在于贝壳粉的表面，吸附剂表面颗粒明显增大，和未负载过纳米零价铁的贝壳粉吸附剂的扫描电镜图相比，孔径明显变小，亚铁离子被还原后，单质铁附着在贝壳粉吸附剂的表面，负载成功。
利用贝壳粉作为载体对纳米零价铁进行负载，可以有效防止纳米零价铁的团聚，增加吸附剂在具体应用过程中的稳定性，保持了纳米零价铁原有的活性高、还原性强、吸附性强和可去除重金属离子种类较多的优点，贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂较于贝壳粉吸附剂提高了对水溶液中重金属离子的吸附效率，并且制备得到的贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂颗粒直径在30～180nm之间，平均颗径为78nm。
本发明还提出一种根据贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂的制备工艺制得的贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂在重金属水溶液中的应用。将贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂应用在重金属水溶液中，吸附水溶液中的重金属离子，改善水体质量。
具体地，所述重金属水溶液的pH值为4～6。当重金属水溶液的pH值较低时，水溶液中H+离子的浓度较大，会与贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂组分中的CaCO3发生反应，导致吸附剂变性，从而使吸附性能下降。随着重金属水溶液pH值的增大，贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂对重金属离子的吸附量会随着pH值的增大呈现出先增大后趋于平衡的趋势，在重金属水溶液的pH值为4～5时，贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂对重金属离子的吸附趋势呈现较为明显的增大，当pH值增至5～6时贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂对重金属离子的吸附趋势逐渐减缓，当pH值大于6时贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂的吸附量达到最大，此后将保持吸附平衡。
进一步地，所述贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂的用量为0.2～0.6g/L。如此，当贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂的用量较少(<0.2g/L)时，对于重金属水溶液中的重金属离子的吸附效果较差，随着贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂用量的增加，吸附剂的吸附位点增加，对于重金属离子吸附的绝对量增加，当吸附剂用量增大到一定程度(>0.6g/L)时，由于贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂的吸附位点不断增加，重金属水溶液中多数重金属离子均被吸附剂所吸附，多数的吸附位点没有达到吸附饱和状态。
具体的，所述重金属水溶液的温度为25～35℃。随着重金属水溶液温度的升高，贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂对重金属离子的吸附量变化随温度的升高，会出现先增大后减小的趋势，在温度为25～35℃时贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂的吸附量显著增大，这一阶段的温度相对较低，随着温度在25～35℃这一区间内不断升高，分子的热运动加快，金属离子与贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂的多孔状结构接触几率也随之增加，吸附作用显著增强；在超过35℃后，随着温度的升高，吸附量会缓慢减小，这是由于温度过高时，由于分子热运动的加剧，会导致对吸附平衡的破坏，从而贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂吸附容量有所减小。
进一步地，所述重金属水溶液中的重金属离子为Pb2+和Cd2+。
以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
贝壳粉吸附剂的制备工艺包括以下步骤：
预处理，使用去离子水将芒果螺贝壳洗净后，将其置于浓度为0.15mol/L的NaOH溶液中浸泡1h；
烘干，将浸泡完成的芒果螺贝壳再次使用去离子水洗净，并置于干燥设备中烘干24h；
粉碎，将烘干后的芒果螺贝壳采用粉碎机进行粉碎，并通过120目的筛网过筛后，得到粒度为125μm的贝壳粉；
煅烧活化，将贝壳粉置于加热炉中煅烧120min，温度为450℃，得到所述贝壳粉吸附剂。
实施例2
贝壳粉吸附剂的制备工艺包括以下步骤：
预处理，使用去离子水将海白螺贝壳洗净后，将其置于浓度为0.15mol/L的NaOH溶液中浸泡1.6h；
烘干，将浸泡完成的海白螺贝壳再次使用去离子水洗净，并置于干燥设备中烘干26h；
粉碎，将烘干后的海白螺贝壳采用粉碎机进行粉碎，并通过100目的筛网过筛后，得到粒度为150μm的贝壳粉；
煅烧活化，将贝壳粉置于加热炉中煅烧80min，温度为400℃，得到所述贝壳粉吸附剂。
实施例3
贝壳粉吸附剂的制备工艺包括以下步骤：
预处理，使用去离子水将贵妃芋螺贝壳洗净后，将其置于浓度为0.15mol/L的NaOH溶液中浸泡1.3h；
烘干，将浸泡完成的贵妃芋螺贝壳再次使用去离子水洗净，并置于干燥设备中烘干27h；
粉碎，将烘干后的贵妃芋螺贝壳采用粉碎机进行粉碎，并通过80目的筛网过筛后，得到粒度为180μm的贝壳粉；
煅烧活化，将贝壳粉置于加热炉中煅烧95min，温度为350℃，得到所述贝壳粉吸附剂。
实施例4
贝壳粉吸附剂的制备工艺包括以下步骤：
预处理，使用去离子水将鲍鱼壳洗净后，将其置于浓度为0.15mol/L的NaOH溶液中浸泡2h；
烘干，将浸泡完成的鲍鱼壳再次使用去离子水洗净，并置于干燥设备中烘干28h；
粉碎，将烘干后的鲍鱼壳采用粉碎机进行粉碎，并通过140目的筛网过筛后，得到粒度为106μm的贝壳粉；
煅烧活化，将贝壳粉置于加热炉中煅烧110min，温度为500℃，得到所述贝壳粉吸附剂。
实施例5
本实施例使用的贝壳粉吸附剂由实施例1的贝壳粉吸附剂的制备工艺制得。
贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂的制备工艺包括如下步骤：
在室温条件下，将所述贝壳粉吸附剂与FeCl2·4H2O装入容器中混合，再加入200mL体积分数为30％的乙醇水溶液，制得亚铁混合溶液；
将亚铁混合溶液在N2环境下采用磁力搅拌设备搅拌30min后，再将100mL的浓度为1mol/L的NaBH4乙醇溶液以30～40滴/min的速度滴加至亚铁溶混合溶液中，在N2环境下继续采用磁力搅拌设备搅拌30min，得到混合液；
将上述混合液进行抽滤分离，得到所述贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂。
将0.6g/L的贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂应用在重金属水溶液中，重金属水溶液的pH值为6，温度为35℃。
实施例6
本实施例使用的贝壳粉吸附剂由实施例1的贝壳粉吸附剂的制备工艺制得。
贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂的制备工艺包括如下步骤：
在室温条件下，将所述贝壳粉吸附剂与FeCl2·4H2O装入容器中混合，再加入200mL体积分数为30％的乙醇水溶液，制得亚铁混合溶液；
将亚铁混合溶液在N2环境下采用磁力搅拌设备搅拌30min后，再将100mL的浓度为1mol/L的NaBH4乙醇溶液以30～40滴/min的速度滴加至亚铁溶混合溶液中，在N2环境下继续采用磁力搅拌设备搅拌30min，得到混合液；
将上述混合液进行抽滤分离，得到所述贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂。
将0.5g/L的贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂应用在重金属水溶液中，重金属水溶液的pH值为4.5，温度为25℃。
实施例7
本实施例使用的贝壳粉吸附剂由实施例1的贝壳粉吸附剂的制备工艺制得。
贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂的制备工艺包括如下步骤：
在室温条件下，将所述贝壳粉吸附剂与FeCl2·4H2O装入容器中混合，再加入200mL体积分数为30％的乙醇水溶液，制得亚铁混合溶液；
将亚铁混合溶液在N2环境下采用磁力搅拌设备搅拌30min后，再将100mL的浓度为1mol/L的NaBH4乙醇溶液以30～40滴/min的速度滴加至亚铁溶混合溶液中，在N2环境下继续采用磁力搅拌设备搅拌30min，得到混合液；
将上述混合液进行抽滤分离，得到所述贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂。
将0.3g/L的贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂应用在重金属水溶液中，重金属水溶液的pH值为4，温度为28℃。
实施例8
本实施例使用的贝壳粉吸附剂由实施例1的贝壳粉吸附剂的制备工艺制得。
贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂的制备工艺包括如下步骤：
在室温条件下，将所述贝壳粉吸附剂与FeCl2·4H2O装入容器中混合，再加入200mL体积分数为30％的乙醇水溶液，制得亚铁混合溶液；
将亚铁混合溶液在N2环境下采用磁力搅拌设备搅拌30min后，再将100mL的浓度为1mol/L的NaBH4乙醇溶液以30～40滴/min的速度滴加至亚铁溶混合溶液中，在N2环境下继续采用磁力搅拌设备搅拌30min，得到混合液；
将上述混合液进行抽滤分离，得到所述贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂。
将0.2g/L的贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂应用在重金属水溶液中，重金属水溶液的pH值为5，温度为32℃。
为了更好地说明本发明实施例的有益效果，对实施例1-8制得的吸附剂进行Pb2+和Cd2+的吸附量测试，测试结果如下表所示：
表1.性能测试结果
/ Pb<sup>2+</sup>吸附量 Cd<sup>2+</sup>吸附量 / Pb<sup>2+</sup>吸附量 Cd<sup>2+</sup>吸附量
实施例1 19mg/g 40mg/g 实施例5 64mg/g 61mg/g
实施例2 14mg/g 26mg/g 实施例6 50mg/g 56mg/g
实施例3 8mg/g 18mg/g 实施例7 40mg/g 53mg/g
实施例4 8mg/g 34mg/g 实施例8 31mg/g 44mg/g
吸附量的计算：
贝壳粉吸附剂对水溶液中Pb2+、Cd2+的吸附量用以下公式计算：
式中q——吸附量，mg/g；
C0——吸附前Pb2+、Cd2+的起始浓度，mg/L；
C——吸附达到平衡后Pb2+、Cd2+的浓度，mg/L；
V——溶液的体积，L；
m——贝壳粉吸附剂和贝壳粉负载纳米吸附剂的质量，g。
从表1的实施例1～8的测试结果可以看出，本发明所述贝壳粉吸附剂使用芒果螺贝壳且粒度较小时对于重金属离子的吸附能力最佳，而贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂较贝壳粉吸附剂而言，对重金属离子的吸附效率大大增加，且在重金属水溶液的pH值为6，温度为35℃时，吸附效果达到最佳。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种贝壳粉吸附剂的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
预处理，使用去离子水将贝壳洗净后，将其置于浓度为0.15mol/L的NaOH溶液中浸泡1～2h；
烘干，将浸泡完成的贝壳再次使用去离子水洗净，并置于干燥设备中烘干24～28h；
粉碎，将烘干后的贝壳采用粉碎机进行粉碎，并通过80目～140目的筛网过筛后得到贝壳粉；
煅烧活化，将贝壳粉置于加热炉中煅烧80～120min，得到所述贝壳粉吸附剂。
2.根据权利要求1所述的贝壳粉吸附剂的制备工艺，其特征在于，所述贝壳包括：芒果螺贝壳、海白螺贝壳、贵妃芋螺贝壳、鲍鱼壳的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的贝壳粉吸附剂的制备工艺，其特征在于，所述贝壳粉的粒度为106～180μm。
4.根据权利要求1所述的贝壳粉吸附剂的制备工艺，其特征在于，所述煅烧活化的温度为350～500℃。
5.一种贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂的制备工艺，使用如权利要求1～4所述的贝壳粉吸附剂的制备工艺，其特征在于，还包括如下步骤：
在室温条件下，将所述贝壳粉吸附剂与FeCl2·4H2O装入容器中混合，再加入200mL体积分数为30％的乙醇水溶液，制得亚铁混合溶液；
将亚铁混合溶液在N2环境下采用磁力搅拌设备搅拌30min后，再将100mL的浓度为1mol/L的NaBH4乙醇溶液以30～40滴/min的速度滴加至亚铁溶混合溶液中，在N2环境下继续采用磁力搅拌设备搅拌30min，得到混合液；
将上述混合液进行抽滤分离，得到所述贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂。
6.根据权利要求5所述的制备工艺制得的贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂在重金属水溶液中的应用。
7.根据权利要求6所述的贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂在重金属水溶液中的应用，其特征在于，所述重金属水溶液的pH值为4～6。
8.根据权利要求6所述的贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂在重金属水溶液中的应用，其特征在于，所述贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂的用量为0.2～0.6g/L。
9.根据权利要求6所述的贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂在重金属水溶液中的应用，其特征在于，所述重金属水溶液的温度为25～35℃。
10.根据权利要求6所述的贝壳粉负载纳米零价铁吸附剂在重金属水溶液中的应用，其特征在于，所述重金属水溶液中的重金属离子为Pb2+和Cd2+。
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