CN110614078A - 一种高锰酸钾改性的重金属镉吸附剂的制备 - Google Patents

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Abstract

一种高锰酸钾改性的重金属镉吸附剂的制备，所使用的原材料为海洋污染物浒苔，其原材料来源丰富，成本低，能够实现海洋污染物浒苔的变废为宝，对海洋污染治理及水中重金属的去除具有重要的意义；同时，高锰酸钾改性浒苔生物炭吸附剂，具有比表面积大，吸附效率高的优点，其对重金属镉的吸附效率与未改性浒苔生物炭相比提高了20倍以上，为吸附重金属镉提供新的吸附剂材料。

Description

一种高锰酸钾改性的重金属镉吸附剂的制备
技术领域
本发明涉及改性生物炭重金属吸附剂材料制备，尤其涉及高锰酸钾改性浒苔生物炭去除重金属镉的吸附剂材料制备及应用。
背景技术
生物炭作为一类新型环境功能材料引起广泛关注，在温室气体减排、农业土壤改良、农作物增产以及水体污染修复等方面有着巨大的应用潜力，成为近年来的研究热点。生物炭具有高度芳香化的结构，其表面含有羧基、酚羟基、羰基、酸酐等基团，这些结构特性使生物炭具备了良好的吸附特性及稳定性，可以作为良好的吸附材料。浒苔作为生物炭产生的原料，具有来源广泛，不与民争粮，能够达到废物利用及污染治理的目的。目前近海海域爆发的浒苔还没有比较完善的处理方式，作为吸附剂材料，可以变废为宝，实现能源的再利用。
目前水环境中镉污染比较严重，其对人体的危害较大。实验证明浒苔作为原材料制得的生物炭对重金属有一定的去除能力，但去除效果有待进一步提高。高锰酸钾是一种优良的改性剂，可以极大的提高改性生物炭的物理化学性质，提高生物炭的吸附能力。
采用高锰酸钾作为浒苔生物炭改性剂，通过对浒苔生物炭进行改性，制备具有高吸附性能的重金属吸附剂，对水污染治理，特别是重金属的祛除具有重要的意义。
发明内容
通过对目前浒苔生物炭改性方法的研究，本发明一种高锰酸钾改性的重金属镉吸附剂的制备，通过该方法获得的吸附剂吸附性能得到极大提升，可高效祛除水中的重金属镉。
一种高锰酸钾改性的重金属镉吸附剂的制备，具体实验步骤如下：
1、称取冷冻干燥后获得的浒苔样品15 g放置于体积为500 mL的聚乙烯瓶中，然后加入75 mL的0.1 mol/L的KMnO4水溶液于该瓶中，将上述混合物搅拌均匀，盖上盖子密封后放置室温静置12 h；
2、将混合物取出后放置于温度为105 ℃的烘箱中24小时，将烘干后的样品取出，用研钵磨碎后，放置于管式炉中；
3、通入50 mL/min的氮气5 min，驱除管式炉中残存的空气，然后在50 mL/min的N2气氛下，从室温以10 ℃/min的加热速率升温至600 ℃，并在该温度下保持1 h，然后自然冷却降至室温；
4、将得到的上述样品用500 mL的0.01M NaHCO3水溶液清洗3次，然后用1000 mL蒸馏水洗涤3次，抽滤后得到固体，放入温度为105°C的烘箱内烘干24 h，得到改性生物炭吸附剂材料；
5、称量得到的改性生物炭吸附剂的质量，计算产量，然后放入干燥器中备用。
一种高锰酸钾改性的重金属镉吸附剂的制备，所使用的原材料为海洋污染物，其原材料来源丰富，成本低，能够实现海洋污染物浒苔的变废为宝，对海洋污染治理及水中重金属的去除具有重要的意义。同时，高锰酸钾改性浒苔生物炭吸附剂，具有比表面积大，吸附效率高的优点，其对重金属镉的吸附效率与未改性浒苔生物炭相比提高了20倍以上，为吸附重金属镉提供新的吸附剂材料。
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，但本发明所要保护的范围并不限于此。
实施例1：
一种高锰酸钾改性的重金属镉吸附剂的制备，具体实验步骤如下：
1、称取冷冻干燥后获得的浒苔样品15 g放置于体积为500 mL的聚乙烯瓶中，然后加入75 mL的0.1 mol/L的KMnO4水溶液于该瓶中，将上述混合物搅拌均匀，盖上盖子密封后放置室温静置12 h；
2、将混合物取出后放置于温度为105 ℃的烘箱中24小时，将烘干后的样品取出，用研钵磨碎后，放置于管式炉中；
3、通入50 mL/min的氮气5 min，驱除管式炉中残存的空气，然后在50 mL/min的N2气氛下，从室温以10 ℃/min的加热速率升温至600 ℃，并在该温度下保持1 h，然后自然冷却降至室温；
4、将得到的上述样品用500 mL的0.01M NaHCO3水溶液清洗3次，然后用1000 mL蒸馏水洗涤3次，抽滤后得到固体，放入温度为105°C的烘箱内烘干24 h，得到改性生物炭吸附剂材料；
5、称量得到的改性生物炭吸附剂的质量，计算产量，然后放入干燥器中备用。
实施例2：
将实施例1制备的吸附剂材料应用于重金属镉废水的处理，包括以下步骤：
称取上述改性生物炭吸附剂20 mg放入50 mL的离心管中，然后加入25 mL的 20 mg/L的Cd2+溶液，分别用0.1 mol/L的HNO3或0.1 mol/L的NaOH调节溶液的pH使Cd2+溶液的初始pH为7.0±0.2。将装有该混合物的离心管密封并放入温度为25±1 ℃的摇床中200 rpm分别振荡0.5 h、1.5 h、3 h、6 h、12 h、18 h、24 h后取样，将装有不同振荡时间混合液的离心管放入离心机内，在4000 rpm下离心20 min，将上清液用一次性滴管吸出，然后将该上清液再次用0.22 μm滤膜过滤。用原子吸收光谱法测定滤液中Cd2+的浓度。在吸附的前3 h，吸附去除量随着吸附时间的延长呈现递增的趋势，吸附12 h后，溶液中的镉已吸附去除完全，达到最大吸附量25 mg/g，极大的提高了生物炭的吸附能力。

Claims (1)

1.一种高锰酸钾改性的重金属镉吸附剂的制备，其特征在于：具体实验步骤如下：
1、称取冷冻干燥后获得的浒苔样品15 g放置于体积为500 mL的聚乙烯瓶中，然后加入75 mL的0.1 mol/L的KMnO4水溶液于该瓶中，将上述混合物搅拌均匀，盖上盖子密封后放置室温静置12 h；
2、将混合物取出后放置于温度为105 ℃的烘箱中24小时，将烘干后的样品取出，用研钵磨碎后，放置于管式炉中；
3、通入50 mL/min的氮气5 min，驱除管式炉中残存的空气，然后在50 mL/min的N2气氛下，从室温以10 ℃/min的加热速率升温至600 ℃，并在该温度下保持1 h，然后自然冷却降至室温；
4、将得到的上述样品用500 mL的0.01M NaHCO3水溶液清洗3次，然后用1000 mL蒸馏水洗涤3次，抽滤后得到固体，放入温度为105°C的烘箱内烘干24 h，得到改性生物炭吸附剂材料；
5、称量得到的改性生物炭吸附剂的质量，计算产量，然后放入干燥器中备用。
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