CN110665475A - 一种碱改性玉米秸秆吸附剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及处理水中重金属技术领域，具体涉及一种碱改性玉米秸秆吸附剂及其制备方法和应用。本发明以玉米秸秆为原材料，将其用自来水冲洗净，再用去离子水冲洗，放入65℃的烘箱中烘干。干燥后进行研磨至粉状，过80目筛得到玉米秸秆粉末，再经氢氧化钠(NaOH)改性得到改性吸附剂，得到的改性玉米秸秆对水中的Cd²⁺、Cr³⁺和Pb²⁺的吸附效果明显。与现有的水中重金属吸附剂相比具有相对更好的吸附效果，价格更加低廉的特点。

Description

一种碱改性玉米秸秆吸附剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及处理水中重金属技术领域，具体涉及一种碱改性玉米秸秆吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术

重金属离子一般都是具有较强的毒性和不可降解性，不仅会对水环境造成较大的危害，而且会对水中的动植物的生存造成威胁。因此，寻找合适的治理方法对控制重金属污染和保护人类健康具有重要的意义。吸附法处理重金属离子，由于其安全、经济、无二次污染等特点被认为是一种发展前景良好的处理方法。另外，玉米秸秆作为玉米收获后的农业生产废料，原料来源相对广泛。经过试验测定，虽然玉米秸秆本身也可以吸附水中的重金属杂质如何提高玉米秸秆的吸附性能够是急需解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种碱改性玉米秸秆吸附剂，可以吸附水中的Cd²⁺、Cr³⁺和Pb²⁺等金属离子。为实现本发明目的所采用的技术方案为：

一种碱改性玉米秸秆吸附剂，制备方法包括如下步骤：

1)将玉米秸秆用自来水清洗干净，再用去离子水冲洗干净；

2)将步骤1)所得到的玉米秸秆放入干燥箱中进行烘干20min；

3)将步骤2)所得的干燥的玉米秸秆进行研磨至粉末状，过筛，得到玉米秸秆粉末；

4)将步骤3)所得玉米秸秆粉末在室温下放入碱溶液中浸泡24h；

5)过滤后用去离子水清洗，直至洗涤液的pH为7.00±0.30；烘干得目标产物。

上述的一种碱改性玉米秸秆吸附剂，步骤2)中烘干温度为60-80℃。

上述的一种碱改性玉米秸秆吸附剂，步骤3)中过筛为过80目筛。

上述的一种碱改性玉米秸秆吸附剂，步骤4)中所述的碱溶液为氢氧化钠溶液，浓度为0.5mol/L。

上述的一种碱改性玉米秸秆吸附剂，所述的氢氧化钠的加入量为，使碱改性玉米秸秆吸附剂完全浸没在氢氧化钠溶液中。

上述的一种碱改性玉米秸秆吸附剂，步骤5)所述的烘干温度为70-90℃。

上述的碱改性玉米秸秆吸附剂在吸附水中重金属离子的应用。

上述的应用，所述的重金属离子是Cd²⁺、Cr³⁺和Pb²⁺中的一种或多种。

上述的应用，方法如下：在搅拌条件下，向含有Cd²⁺、Cr³⁺和Pb²⁺的污水中加入上述的碱改性玉米秸秆吸附剂。

本发明的有益效果为：

(1)本发明的碱改性玉米秸秆吸附剂可以将污水中的重金属离子如Cd²⁺、Cr³⁺和Pb^{2 +}产生吸附作用，以起到净化重金属污水的作用。

(2)本发明的碱改性玉米秸秆吸附剂由于其本身具有碱性，可以中和重金属污水的酸碱度(pH值)使重金属污水的酸碱度达到中性的状态。

(3)本发明的碱改性玉米秸秆吸附剂的制备过程操作简单，而且原料来源广泛、价格低廉，所以制作成本较低。而且玉米秸秆本身属于农业废料，从而还可以起到废物利用的效果。

附图说明

图1是不同的吸附时间碱改性玉米秸秆吸附剂对重金属离子吸附速率和吸附量影响。

图2是不同初始浓度条件下碱改性玉米秸秆吸附剂对重金属离子的吸附量的影响。

具体实施方式

实施例1一种碱改性玉米秸秆吸附剂

(一)制备：

1、玉米秸秆预处理：

称取100g玉米秸秆，用自来水清洗干净，再用去离子水冲洗干净。

2、制备碱改性玉米秸杆吸附剂：

1)将预处理过的玉米秸秆放入65℃干燥箱中进行烘干20min。

2)将干燥后的玉米秸秆进行研磨至粉末状，过80目筛，得到玉米秸秆粉末。

3)将步骤2)所得到的玉米秸秆粉末在室温下放入浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液中，使玉米秸秆粉末完全浸没在氢氧化钠溶液中，浸泡24h，得到改性吸附剂。

4)将步骤3)所得改性吸附剂进行过滤。将过滤后的吸附剂用去离子水清洗，直至洗涤液的pH为7.00±0.3。

5)将步骤4)所得改性吸附剂放入85℃烘箱中进行烘干20min，得到碱改性玉米秸秆吸附剂。

3、应用

在室温条件下，称取50g碱改性玉米秸秆吸附剂浸没于50ml总浓度为200mg/L的同时含有Cd²⁺、Cr³⁺和Pb²⁺的水溶液中。在转速为175rpm的摇床中振荡90min，取出后过滤，取上清液用原子吸收法测定Cd²⁺、Cr³⁺和Pb²⁺的含量。

碱改性吸附剂对溶液中的重金属单位质量吸附量的计算公式如下：

式中：q—单位质量吸附剂的吸附量(mg/g)；

C₀—吸附前重金属离子的质量浓度(mg/L)；

C—吸附后重金属离子的质量浓度(mg/L)；

V—溶液体积(mL)；

m—吸附剂的质量(g)。

通过实验测定，碱改性玉米秸秆吸附剂可以吸附重金属污水中的Cd²⁺、Cr³⁺和Pb²⁺，并且总吸附率可达57.86％。

(二)碱改性玉米秸秆吸附剂在吸附过程中最佳条件的确定

1、吸附时间对吸附的影响

不同的吸附时间对吸附的总吸附速率和总吸附量影响不同。如图1所示，在初始阶段(前20min)吸附速率速度非常快，在60min时吸附基本达到平衡。这是由于在初始吸附阶段时，吸附剂的表面活性位点的数量下降，与玉米秸秆表面结合的金属离子数目不再增加而逐渐达到吸附平衡状态。

2、溶液不同初始浓度的影响：

初始浓度不同，吸附剂对重金属离子的吸附效果也不尽相同。图2为不同初始浓度条件下，碱改性玉米秸秆吸附剂对重金属离子的吸附量。

由2图可知，随着溶液的初始浓度增加，金属离子与吸附剂之间的碰撞概率增加，吸附容量逐步增加，并达到吸附饱和状态。由此可知，随着溶液初始浓度的增加，吸附曲线的斜率降低，金属离子的去除率降低。这是由于开始时吸附剂表面的活性点位未被全利用，吸附率会随离子浓度增大而升高，但是升高到一定值后，吸附率会因为吸附剂表面吸附点位的饱和而不再吸附更多的重金属离子，溶液中剩余离子增多，从而使吸附率下降。

Claims (9)

1.一种碱改性玉米秸秆吸附剂，其特征在于，制备方法包括如下步骤：

1)将玉米秸秆用自来水清洗干净，再用去离子水冲洗干净；

2)将步骤1)所得到的玉米秸秆放入干燥箱中进行烘干20min；

3)将步骤2)所得的干燥的玉米秸秆进行研磨至粉末状，过筛，得到玉米秸秆粉末；

4)将步骤3)所得玉米秸秆粉末在室温下放入碱溶液中浸泡20-30h；

5)过滤后用去离子水清洗，直至洗涤液的pH为7.00±0.30；烘干得目标产物。

2.根据权利要求1所述的一种碱改性玉米秸秆吸附剂，其特征在于，步骤2)中烘干温度为60-80℃。

3.根据权利要求1所述的一种碱改性玉米秸秆吸附剂，其特征在于，步骤3)中过筛为过80目筛。

4.根据权利要求1所述的一种碱改性玉米秸秆吸附剂，其特征在于，步骤4)中所述的碱溶液为氢氧化钠溶液，浓度为0.5mol/L。

5.根据权利要求4所述的一种碱改性玉米秸秆吸附剂，其特征在于，所述的氢氧化钠的加入量为，使碱改性玉米秸秆吸附剂完全浸没在氢氧化钠溶液中。

6.根据权利要求1所述的一种碱改性玉米秸秆吸附剂，其特征在于，步骤5)所述的烘干温度为70-90℃。

7.一种如权利要求1所述的碱改性玉米秸秆吸附剂在吸附水中重金属离子的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述的重金属离子是Cd²⁺、Cr³⁺和Pb²⁺中的一种或多种。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，方法如下：在搅拌条件下，向含有Cd²⁺、Cr³⁺和Pb²⁺的污水中加入权利要求1所述的碱改性玉米秸秆吸附剂。

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