CN111514855A - 一种铬离子吸附材料牛粪生物炭的制备方法 - Google Patents

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朱彦臣
盖克松
陈建
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Abstract

本发明涉及生物炭吸附材料制备领域，特别公开了一种铬离子吸附材料牛粪生物炭的制备方法。该制备方法以牛粪为原料，其特征为：将原料洗涤、晒干并研磨，得到牛粪样品；将牛粪样品与溴化锂‑盐酸试剂在室温下混合，并加入耐压瓶中反应，搅拌条件下恒温处理，得到处理样品；将处理样品进行抽滤洗涤，抽滤后的样品经干燥得到牛粪生物炭产品。本发明采用牛粪作用原材料，属于生物废弃资源的再生利用，绿色环保，制备方法简单，易操作，无需特殊设备，适于工业化生产。

Description

一种铬离子吸附材料牛粪生物炭的制备方法
（一）技术领域
本发明涉及生物炭吸附材料制备领域，特别涉及一种铬离子吸附材料牛粪生物炭的制备方法。
（二）背景技术
随着社会发展，废水中重金属对环境及人体健康污染得到广泛的关注。废水中存在着许多重金属离子，铬离子就是其中之一。铬及其化合物主要来源于劣质化妆品原料、皮革制剂、金属部件镀铬，工业颜料以及鞣革、橡胶和陶瓷原料等。铬聚集到人体内，可导致腹泻、过敏性皮炎或湿疹、咽炎、支气管炎等疾病。在废水处理技术中，吸附法是最具前景的一种方法，其具有高效性且没有有害副产物产生。具有高比表面积和吸附性能的活性炭是目前应该最广泛的吸附剂之一。
活性炭的生产过程通常需要高温高压条件下碳化原料，这导致能源消耗高，活性炭表面功能性基团含量低。因此，开发低成本、高活性官能团含量及可再生的活性炭吸附剂成为目前研究的热点。
牛粪是生活中最容易得到的生物废物之一，其具有可生物降解性、生物适性、均质性等特点，利用其制备的牛粪活性炭具有绿色环保，属于生物废物再生利用。
（三）发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种能源消耗低、表面官能团含量高的铬离子吸附材料牛粪生物炭的制备方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种铬离子吸附材料牛粪生物炭的制备方法，以牛粪为原料，包括如下步骤：
（1）将原料洗涤、晒干并研磨，得到牛粪样品；
（2）将牛粪样品与溴化锂-盐酸试剂在室温下混合，并加入耐压瓶中反应，搅拌条件下恒温处理180-240min，得到处理样品；
（3）将处理样品进行抽滤洗涤，抽滤后的样品经干燥得到牛粪生物炭产品。
通过上述方法制备得到的牛粪生物炭对金属铬离子有很强的吸附能力，在常温下就对金属铬离子具有优良的吸附性能，处理范围是0-800mg/L，尤其当金属铬离子浓度丢240mg/L时，其去除率为100%。
本发明的更优技术方案为：
步骤（1）中，研磨后的牛粪样品为40-60目。
步骤（2）中，牛粪样品与溴化锂-盐酸试剂的固液质量比为1：20-30，反应恒温温度为120-140℃。
溴化锂-盐酸试剂中，溴化锂的浓度为6.5-7.5mol/L，盐酸的浓度为1.0-2.0mol/L。
步骤（3）中，抽滤过程为，将处理样品直接在磨砂漏掉中进行抽滤，并保留抽滤液；向抽滤样品中加入去离子水进行抽滤至中性。
干燥为烘箱干燥，烘干温度为60-90℃，烘干时间为24-36h。
本发明避免了传统的高温热解法制备活性炭能源消耗高、活性基团低的缺点，产生的牛粪生物炭对金属铬离子有很强的的吸附能力，尤其在常温下，处理范围是0-800mg/L，尤其当金属铬离子浓度低于240mg/L时，其去除率为100%；另外，用本发明方法制备的牛粪生物炭吸附含金属铬离子水容器，其吸附速度快且可多次重复使用，蛟河市的吸附温度是10-40℃，可在pH3-6时使用。
本发明采用牛粪作用原材料，属于生物废弃资源的再生利用，绿色环保，制备方法简单，易操作，无需特殊设备，适于工业化生产。
（四）具体实施方式
下面将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一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1：
取牛粪原料进行多次洗涤处理，将洗涤后的牛粪晒干并研磨至40目后，称取2g洗涤干燥后的牛粪样品，与溴化锂浓度为6.91mol/L，盐酸的浓度为1.36mol/L的溴化锂-盐酸试在室温下固液质量比1:20混合，并加入耐压瓶中进行反应，在恒温温度为120℃和搅拌条件下恒温210min，得处理样品；将处理样品抽滤洗涤至中性；洗涤后的样品在烘箱（烘干温度为60℃）中干燥24h，得到牛粪生物炭样品。
将该实验条件下制备的牛粪生物炭用来处理铬离子浓度分别为200mg/L和240mg/L的溶液，金属溶液pH为3，牛粪生物炭用量为0.05g，金属溶液体积为25ml，在室温下搅拌30min后金属溶液中铬离子浓度为0，被完全吸附。
实施例2：
取牛粪原料进行多次洗涤处理，将洗涤后的牛粪晒干并研磨至40目后，称取2g洗涤干燥后的牛粪样品，与溴化锂浓度为6.91mol/L，盐酸的浓度为1.36mol/L的溴化锂-盐酸试在室温下固液质量比1:25混合，并加入耐压瓶中进行反应，在恒温温度为130℃和搅拌条件下恒温180min，得处理样品；将处理样品进行抽滤，保留抽滤液，并加入去离子水抽滤至中性；抽滤后的样品在烘箱（烘干温度为60℃）中干燥24h，得到牛粪生物炭样品。
将该实验条件下制备的牛粪生物炭用来处理铬离子浓度分别为200mg/L和240mg/L的溶液，金属溶液pH为3，牛粪生物炭用量为0.05g，金属溶液体积为25ml，在室温下搅拌30min后金属溶液中铬离子浓度为0，被完全吸附。
实施例3：
取牛粪原料进行多次洗涤处理，将洗涤后的牛粪晒干并研磨至40目后，称取2g洗涤干燥后的牛粪样品，与溴化锂浓度为7.0mol/L，盐酸的浓度为1.5mol/L的溴化锂-盐酸试在室温下固液质量比1:30混合，并加入耐压瓶中进行反应，在恒温温度为140℃和搅拌条件下恒温180min，得处理样品；将处理样品进行抽滤，保留抽滤液，并加入去离子水抽滤至中性；抽滤后的样品在烘箱（烘干温度为90℃）中干燥36h，得到牛粪生物炭样品。
将该实验条件下制备的牛粪生物炭用来处理铬离子浓度分别为160mg/L和120mg/L的溶液，金属溶液pH为3，牛粪生物炭用量为0.05g，金属溶液体积为25ml，在室温下搅拌30min后金属溶液中铬离子浓度为0，被完全吸附。
实施例4：
取牛粪原料进行多次洗涤处理，将洗涤后的牛粪晒干并研磨至60目后，称取2g洗涤干燥后的牛粪样品，与溴化锂浓度为7.0mol/L，盐酸的浓度为1.5mol/L的溴化锂-盐酸试剂在室温下固液质量比1:25混合，并加入耐压瓶中进行反应，在恒温温度为130℃和搅拌条件下恒温180min，得处理样品；将处理样品进行抽滤，保留抽滤液，并加入去离子水抽滤至中性；抽滤后的样品在烘箱（烘干温度为90℃）中干燥36h，得到牛粪生物炭样品。
将该实验条件下制备的牛粪生物炭用来处理铬离子浓度分别为400mg/L的溶液，金属溶液pH为3，牛粪生物炭用量为0.1g，金属溶液体积为25ml，在室温下搅拌60min后金属溶液中铬离子浓度为55.8mg/L。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种铬离子吸附材料牛粪生物炭的制备方法，以牛粪为原料，其特征为，包括如下步骤：（1）将原料洗涤、晒干并研磨，得到牛粪样品；（2）将牛粪样品与溴化锂-盐酸试剂在室温下混合，并加入耐压瓶中反应，搅拌条件下恒温处理180-240min，得到处理样品；（3）将处理样品进行抽滤洗涤，抽滤后的样品经干燥得到牛粪生物炭产品。
2.根据权利要求1所述的铬离子吸附材料牛粪生物炭的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，研磨后的牛粪样品为40-60目。
3.根据权利要求1所述的铬离子吸附材料牛粪生物炭的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，牛粪样品与溴化锂-盐酸试剂的固液质量比为1：20-30，反应恒温温度为120-140℃。
4.根据权利要求1所述的铬离子吸附材料牛粪生物炭的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，溴化锂-盐酸试剂中，溴化锂的浓度为6.5-7.5mol/L，盐酸的浓度为1.0-2.0mol/L。
5.根据权利要求1所述的铬离子吸附材料牛粪生物炭的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，抽滤过程为，将处理样品直接在磨砂漏掉中进行抽滤，并保留抽滤液；向抽滤样品中加入去离子水进行抽滤至中性。
6.根据权利要求1所述的铬离子吸附材料牛粪生物炭的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，干燥为烘箱干燥，烘干温度为60-90℃，烘干时间为24-36h。
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