CN110422904A - 一种利用改性生物质处理重金属离子废水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用改性生物质处理重金属离子废水的方法，属于废物资源综合回收利用技术领域。将生物质粉碎至粒径为0.18～0.42mm，然后浸泡在酸溶液中，在温度为60～80℃下搅拌24h，搅拌完成后过滤后用蒸馏水清洗至pH为7，干燥制备得到改性生物质。本发明以废弃的生物质为原料采用酸溶液改性处理后，用于重金属离子的处理；为废弃的生物质资源综合利用提供了一种新的方法，同时实现了“以废治废”的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用改性生物质处理重金属离子废水的方法，属于废物资源综合回收利用技术领域。
背景技术
随着社会工业的高度发展，污染越来越严重。因为重金属的不可降解性及在人体和生物组织中的累积性，重金属污染受到了越来越多的关注。重金属污染产生于多种工业，如电镀、金属加工、纺织、蓄电池、矿业、陶瓷和玻璃业等。大多数重金属离子是有毒的，重金属离子的毒性是由其原结构而定，在自然环境中很难被破坏的，因此无法转化成无毒状态而金属离子与不同的无机元素或者有机相结合也会产生不同的存在形式。由于治理不恰当造成的突发水污染事件时有发生。例如，松花江污染事件、紫金矿业污染事件、江苏盐城饮用水源污染、福建泉港区城市污水处理厂事件、太湖蓝藻爆发事件、云南阳宗海砷污染事件等等。突发污染事件不胜枚举。重金属废水是污染性很强的一类废水、即使浓度很小，也能造成危害，且毒性具有长期持续性。重金属无论采用何种处理方法都不能被降解，只能改变其状态或与阴离子配体形成配合物和螯合物，使水体中重金属浓度增大，从污染水体中分离出来。据估计，全球每年释放到环境中的有毒重金属高达数百万吨，其中汞12万吨、铅34.6万吨、砷12.5万吨、镉3.9万吨、铜14.7万吨。随着重金属污染问题的日益突出，人们逐渐认识到重金属污染已经对生态环境和人类双方都造成了严重的威胁。因此迫切寻找一种治理重金属离子废水的有效方法。
对于水体中的重金属污染人们已经开始用一些方法处理-化学法（沉淀、化学法、电解等）物理（蒸发浓缩和膜分离两种化学子交换气浮法、电解等）和生化法，但是这些方法都存在着较大的缺陷。在这种情况下，研究具有低成本高效率特点的去除水体重金属离子方法为学术界研究的方向。20世纪60年代，Adams和Homes曾经以树脂为生物吸附材料，探究其吸附Ca2+和Mg2+的特异性，人们逐步发掘出更多具有金属吸附能力的物质，同时，作为一种新兴的去除水体重金属离子方法学界开始利用不同具有生物吸附能力的生物物质对不同水体重金属离子进行吸附研究，并得到了有效证实。Trujillo等针对受重金属污染的锌矿废水，采用生物吸附剂处理方法后发现，水体中Zn和Cd的浓度比美国当时规定饮用水标准还要低的浓度。在实际生活中，具有重金属离子吸附能力的生物物质较为常见，取材方便成本低；结合这种优势利用吸附技术去除水体重金属离子并修复态环境已经成为学者不断研究创新的动力
我国每年产生大量的农林废弃物原材料，如果采用生物质为原料来制备一种吸附剂，然后用于重金属离子的处理；将会实现废弃生物质资源的综合利用，达到“以废治废”的目的。
专利申请号为2015101161630，名称为一种改性废弃生物质甘蔗渣的制备方法公开了：称取纤维素类废弃物原料甘蔗渣，水洗、干燥至恒重；将材料粉碎筛选后水洗，与酸溶液混合，进行鼓风干燥，在马弗炉内进行升温、保温处理，冷却至室温后即得改性甘蔗渣吸附剂。改性甘蔗渣吸附剂可广泛应用于印染废水的治理。但是该专利申请要求的生物质物料必须为纤维素类生物质物料，不针对普通的生物质物料，且该专利申请必须要经过水洗-酸溶液混合-干燥-升温炭化处理才能得到改性甘蔗渣吸附剂，最主要的是该专利申请并没有说明能对重金属污水中什么类型的重金属起吸附作用。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种利用改性生物质处理重金属离子废水的方法。本发明以废弃的生物质为原料采用酸溶液改性处理后，用于重金属离子的处理；为废弃的生物质资源综合利用提供了一种新的方法，同时实现了“以废治废”的目的。本发明通过以下技术方案实现。
一种利用改性生物质处理重金属离子废水的方法，具体步骤如下：将生物质粉碎至粒径为0.18～0.42mm，然后浸泡在酸溶液中，在温度为60～80℃下搅拌24h，搅拌完成后过滤后用蒸馏水清洗至pH为7，干燥制备得到改性生物质，然后将0.1g改性生物质置于100ml的铅或镉废水，在25～50℃时处理10～24h。
所述生物质为稻壳、木屑或紫茎泽兰农林废弃物。
所述酸溶液为硫酸或硝酸，酸溶液浓度为10～16mol/L。
该改性生物质作为吸附剂应用在重金属离子废水中吸附金属离子铅和镉。
本发明的有益效果是：
（1）本发明以废弃的农林生物质为原料来制备一种吸附剂，实现农林废弃物的综合利用，创造了额外的经济价值，具有很强的经济和环境现实意义。
（2）本发明改性生物质金属离子铅和镉的吸附量最高分别达到118.36mg/g和105.74mg/g。
（3）本方法中过滤得到含酸滤液可以循环利用，降低了酸改性生物质吸附剂的生产成本。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
该利用改性生物质处理重金属离子废水的方法，其包括以下步骤：将25g生物质（杨木屑）粉碎至粒径为0.42mm，然后浸泡在100mL酸溶液（酸溶液为硝酸，浓度为16mol/L）中，在温度为80℃下搅拌24h，搅拌完成后过滤后用蒸馏水清洗至pH为7，干燥制备得到酸改性生物质；
将0.1g改性生物质置于100mL含铅、镉重金属离子废水中，在25℃处理10h。经检测改性生物质对铅和镉的吸附量分别为102.57mg/g和95.63mg/g。
实施例2
该利用改性生物质处理重金属离子废水的方法，其包括以下步骤：将25g生物质（稻壳）粉碎至粒径为0.18mm，然后浸泡在100mL酸溶液（酸溶液为硫酸，浓度为10mol/L）中，在温度为60℃下搅拌24h，搅拌完成后过滤后用蒸馏水清洗至pH为7，干燥制备得到改性生物质；
将0.1g酸改性生物质置于100mL含铅、镉重金属离子废水中，在50℃处理10h。经检测改性生物质对铅和镉的吸附量分别为95.62mg/g和82.15mg/g。
实施例3
该利用改性生物质处理重金属离子废水的方法，其包括以下步骤：将25g生物质（紫茎泽兰）粉碎至粒径为0.25mm，然后浸泡在100mL酸溶液（酸溶液为硝酸，浓度为13mol/L）中，在温度为80℃下搅拌24h，搅拌完成后过滤后用蒸馏水清洗至pH为7，干燥制备得到的改性生物质；
将0.1g酸改性生物质置于100mL含铅、镉重金属离子废水中，在50℃处理10h。经检测改性生物质对铅和镉的吸附量分别为118.36 mg/g和105.74mg/g。
实施例4
该利用改性生物质处理重金属离子废水的方法，其包括以下步骤：将25g生物质（稻壳）粉碎至粒径为0.25mm，然后浸泡在100mL酸溶液（酸溶液为硫酸，浓度为13mol/L）中，在温度为60℃下搅拌24h，搅拌完成后过滤后用蒸馏水清洗至pH为7，干燥制备得到改性生物质；
将0.1g酸改性生物质置于100mL含铅、镉重金属离子废水中，在40℃处理10h。经检测改性生物质对铅和镉的吸附量分别为107.43mg/g和91.58mg/g。
实施例5
该利用改性生物质处理重金属离子废水的方法，其包括以下步骤：将25g生物质（稻壳）粉碎至粒径为0.25mm，然后浸泡在100mL酸溶液（酸溶液为硫酸，浓度为13mol/L）中，在温度为70℃下搅拌24h，搅拌完成后过滤后用蒸馏水清洗至pH为7，干燥制备得到改性生物质；
将0.1g酸改性生物质置于100mL含铅、镉重金属离子废水中，在40℃处理24h。经检测改性生物质对铅和镉的吸附量分别为104.06mg/g和97.13mg/g。
以上对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (3)
1.一种利用改性生物质处理重金属离子废水的方法，其特征在于：具体步骤如下：将生物质粉碎至粒径为0.18～0.42mm，然后浸泡在酸溶液中，在温度为60～80℃下搅拌24h，搅拌完成后过滤后用蒸馏水清洗至pH为7，干燥制备得到改性生物质，然后将0.1g改性生物质置于100ml的铅或镉废水，在25～50℃时处理10～24h。
2.根据权利要求1所述的利用改性生物质处理重金属离子废水的方法，其特征在于：所述生物质为稻壳、木屑或紫茎泽兰农林废弃物。
3.根据权利要求1所述的利用改性生物质处理重金属离子废水的方法，其特征在于：所述酸溶液为硫酸或硝酸，酸溶液浓度为10～16mol/L。
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2019
- 2019-09-05 CN CN201910834755.4A patent/CN110422904A/zh active Pending
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