CN111514858A - 一种稻壳基污水处理材料及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种稻壳基污水处理材料及其制备工艺，其以碳化后的稻壳为基体，所述基体的孔洞内吸附有活性物质，所述活性物质为氨基硫脲和三乙醇胺。该稻壳基污水处理材料的吸附能力强、容量大的稻壳基污水处理材料，且成本低廉、适合于大规模工业生产。

Description

一种稻壳基污水处理材料及其制备工艺
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种稻壳基污水处理材料及其制备工艺。
背景技术
电镀污水一般来源于镀件清洗水、废电镀液、设备冷却水等，电镀污水的水质复杂，成分不易控制，其中含有铬、镉、镍、铜、锌、金、银等重金属离子和氰化物，具有较强毒性，同时会因时间的不断增长，其毒性积累不断加强，对当前的生态环境带来严重的破坏以及影响。和其他污染形式相比，电镀废水危害的程度非常高。
目前重金属污水及回收方法中普遍认为最好的方法之一是吸附法，吸附法中常采用具有吸附能力的功能材料进行，而目前的吸附材料存在制备工艺复杂不适合工业化连续生产，并且其吸附效率有限。
发明内容
有鉴于此，本发明有必要提供一种稻壳基污水处理材料及其制备工艺，将稻壳谈话形成无定形态二氧化硅和多孔碳，在孔洞中吸附大量氨基硫脲和三乙醇胺，从而得到吸附能力强、容量大的稻壳基污水处理材料，且成本低廉、适合于大规模工业生产，解决了现有的吸附材料存在的制备工艺复杂不适宜工业化连续生产，吸附效率有限的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种稻壳基污水处理材料，其以碳化后的稻壳为基体，所述基体的孔洞内吸附有活性物质，所述活性物质为氨基硫脲和三乙醇胺。
本发明还提供了一种稻壳基污水处理材料的制备工艺，包括以下步骤：
将稻壳在真空条件下加热并粉碎制得碳化稻壳；
将所述碳化稻壳于质量分数为1％-2％的活性物质水溶液中浸泡，制得改性稻壳，所述活性物质为氨基硫脲和三乙醇胺；
将所述改性稻壳干燥。
进一步的，所述真空条件的真空度为10-100Pa，所述加热的温度为700-750℃，所述加热时间为100-150min，所述碳化稻壳的粒径在60目以下。
进一步的，所述活性物质中，氨基硫脲和三乙醇胺的质量比为1：1。
进一步的，所述活性物质水溶液的温度为20-30℃，pH为10-11。
优选的，所述活性物质水溶液的pH采用氢氧化钠进行调节。
进一步的，所述碳化稻壳的浸泡时间为10-20min。
进一步的，所述干燥的工艺为先压滤再进行雾化干燥。
与现有技术相比，本发明中的稻壳基污水处理材料以碳化后的稻壳为基体，由于碳化后的稻壳会形成无定形态二氧化硅和多孔碳，在孔洞中吸附大量的氨基硫脲和三乙醇胺，使得该污水处理材料具有优异的吸附能力。并且该稻壳基污水处理材料采用廉价易得的农业废弃物稻壳作为基体，成本低廉，制备工艺简单，非常适合工业化连续生产。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
本发明的第一方面公开了一种稻壳基污水处理材料，其以碳化后的稻壳为基体，所述基体的孔洞内吸附有活性物质，所述活性物质为氨基硫脲和三乙醇胺。
本发明以碳化后的稻壳作为基体，首先稻壳作为农业废弃物，其廉价易得，从而降低了成本，并且其含有丰富的羟基，而稻壳碳化后可形成无定形态二氧化硅和多孔碳，这些材料比表面大且表面富含活性基团，可有效吸附电镀污水中的重金属离子；此外，在碳化后的稻壳孔洞内吸附氨基硫脲和三乙醇胺，这些活性物质可同基体吸附的重金属离子形成配位体，从而实现净化的目的。
本发明的第二个方面公开了一种稻壳基污水处理材料的制备工艺，包括以下步骤：
将稻壳在真空条件下加热并粉碎制得碳化稻壳；
将所述碳化稻壳于质量分数为1％-2％的活性物质水溶液中浸泡，制得改性稻壳，所述活性物质为氨基硫脲和三乙醇胺；
将所述改性稻壳干燥。
本发明通过在真空中加热处理稻壳，从而使得稻壳碳化形成无定形态二氧化硅和多孔碳，由于真空处理后，无定形态二氧化硅和多孔碳孔洞里面处于负压状态，将其浸入活性物质水溶液后(只要碳化稻壳浸没在活性物质水溶液中即可)，使得溶液快速润湿整个孔洞，当氨基硫脲和三乙醇胺接触高温下的无定形态二氧化硅和多孔碳后，迅速成膜，使得稻壳基体中吸附大量的氨基硫脲和三乙醇胺，也就是说实际上是无定形态二氧化硅和多孔碳吸附大量的氨基硫脲和三乙醇胺，当这种稻壳基污水处理材料接触电镀污水时，多孔的无定形态二氧化硅和多孔碳吸附污水中金属离子，基于孔洞表面的氨基硫脲和三乙醇胺中的活性基团同吸附的金属离子形成配位体，进而实现电镀污水的净化。且由于该污水处理材料的制备仅需高温真空处理后，浸没，最后干燥，制备工艺简单，非常适合工业化连续生产。
进一步方案，本发明中稻壳的碳化需要在高温条件下进行，且为了形成负压状态，因此，可根据需要选择合适的真空度，优选的，在本发明的一些具体的实施方式中，所述真空条件的真空度为10-100Pa，所述加热的温度为700-750℃，所述加热时间为100-150min，且由于粉末越细，比表面积越大，因此优选的，所述碳化稻壳的粒径在60目以下。需要特别说明的是，碳化稻壳是在高温状态下浸入活性物质水溶液的，这是由于高温状态的稻壳，孔内呈负压，有利于吸附活性物质水溶液，此外，碳化稻壳的高温表面更有利于活性物质在其表面成膜。
进一步方案，本发明中的活性物质为氨基硫脲和三乙醇胺的混合物，其具体的混合比例可以不做具体的限定，优选的，在本发明的一些具体的实施方式中，所述活性物质中，氨基硫脲和三乙醇胺的质量比为1：1。
进一步的，所述活性物质水溶液的温度为20-30℃，pH为10-11。
这里调节pH为碱性，可以使得在碳化稻壳的吸附钠离子或钾离子，从而能有利于在吸附离子时进行离子交换，提高吸附率。这里pH的调节可采用本领域的常规方式，采用的碱液可选用本领域常规的氢氧化钠、氢氧化钾等，这里不再具体阐述，优选的，在本发明的一些具体的实施方式中，所述活性物质水溶液的pH采用氢氧化钠进行调节。
优选的，所述碳化稻壳的浸泡时间为10-20min。
进一步的，为了充分将稻壳基污水处理材料中的水分去除，对污水处理材料进行干燥，并且为了避免破坏碳化稻壳的结构，在本发明的一些具体的实施方式中，优选的，所述干燥的工艺为先压滤再进行雾化干燥，干燥的具体的参数调整为本领域的常规手段，可根据需要进行调整，因此，这里不再具体限定。
下面结合具体的实施例对本发明的技术方案进行更加清楚完整的说明。
实施例1
在700℃、100Pa的条件下加热并粉碎稻壳150min，得到粒径在60目以下的碳化稻壳；
将碳化稻壳在700℃的高温状态下直接浸入质量分数为1-2％的氨基硫脲和三乙醇胺的水溶液中浸泡20min，制得改性稻壳，其中，氨基硫脲和三乙醇胺的质量比为1：1，水溶液的温度为20℃，pH为10-11；
将改性稻壳经压滤、雾化干燥制得稻壳基污水处理材料。
实施例2
在750℃、10Pa的条件下加热并粉碎稻壳100min，得到粒径在60目以下的碳化稻壳；
将碳化稻壳在750℃的高温状态下直接浸入质量分数为1-2％的氨基硫脲和三乙醇胺的水溶液中浸泡10min，制得改性稻壳，其中，氨基硫脲和三乙醇胺的质量比为1：1，水溶液的温度为30℃，pH为10-11；
将改性稻壳经压滤、雾化干燥制得稻壳基污水处理材料。
实施例3
在720℃、50Pa的条件下加热并粉碎稻壳130min，得到粒径在60目以下的碳化稻壳；
将碳化稻壳在720℃的高温状态下直接浸入质量分数为1-2％的氨基硫脲和三乙醇胺的水溶液中浸泡15min，制得改性稻壳，其中，氨基硫脲和三乙醇胺的质量比为1：1，水溶液的温度为25℃，pH为10-11；
将改性稻壳经压滤、雾化干燥制得稻壳基污水处理材料。
经过测试实施例1中制得的稻壳基污水处理材料对100mg/L的Cr6+和Cu2+的吸附量分别为84.31mg/g和67.26mg/g，对电镀废水浊度去除率为92.6％(其中，稻壳基污水处理材料加入量为0.5g/L，处理时间为10h，采用电感耦合等离子体发射光谱仪测定)。由此可看出本发明中的稻壳基污水处理材料具有优异的吸附性能，且制备工艺简单，非常适合工业化连续生产。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种稻壳基污水处理材料，其以碳化后的稻壳为基体，其特征在于，所述基体的孔洞内吸附有活性物质，所述活性物质为氨基硫脲和三乙醇胺。
2.一种稻壳基污水处理材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
将稻壳在真空条件下加热并粉碎制得碳化稻壳；
将所述碳化稻壳于质量分数为1％-2％的活性物质水溶液中浸泡，制得改性稻壳，所述活性物质为氨基硫脲和三乙醇胺；
将所述改性稻壳干燥。
3.如权利要求2所述的制备工艺，其特征在于，所述真空条件的真空度为10-100Pa，所述加热的温度为700-750℃，所述加热时间为100-150min，所述碳化稻壳的粒径在60目以下。
4.如权利要求2所述的制备工艺，其特征在于，所述活性物质中，氨基硫脲和三乙醇胺的质量比为1：1。
5.如权利要求2所述的制备工艺，其特征在于，所述活性物质水溶液的温度为20-30℃，pH为10-11。
6.如权利要求5所述的制备工艺，其特征在于，所述活性物质水溶液的pH采用氢氧化钠进行调节。
7.如权利要求2所述的制备工艺，其特征在于，所述碳化稻壳的浸泡时间为10-20min。
8.如权利要求2所述的制备工艺，其特征在于，所述干燥的工艺为先压滤再进行雾化干燥。
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