CN115282929A - 一种吸附材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种吸附材料的制备方法，一种吸附材料的制备方法包括如下步骤：提供具有吸附性能的生物质原材料；及通过氧化剂溶液对生物质原材料进行改性处理，以增强生物质原材料的吸附性能并得吸附材料。本发明使用氧化剂水溶液做主要的改性试剂以对生物质原材料进行改性处理，使排放出的废水中的COD指标降低，显著减少黑臭废水的产生。

Description

一种吸附材料的制备方法

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，特别涉及一种吸附材料的制备方法。

背景技术

近年来，重金属及染料废水引起的环境污染问题日益威胁着人们的生命健康和生活安全。重金属本身不能降解，在环境中不断累积，从而通过食物链而在人体内得到富集。

现有技术中，通常采用各种生物质原材料来制备吸附材料，并利用该吸附材料对废水中的重金属进行吸附降解，但是因为用生物质原材料制备吸附剂时大多采用添加了酸、碱化学药剂的水溶液对生物质原材料进行改性，通过酸、碱破坏生物质原材料中细胞壁中的半纤维素与木质素形成的共价键，以使得增加吸附材料的吸附点位，同时被破坏共价键的半纤维素与木质素会溶于含有酸、碱化学药剂的水溶液中，导致在制备吸附材料过程中排放出大量水溶性有机物(包括半纤维素与木质素)的废水，使得制备吸附材料过程排放出废水中的COD(Chemical Oxygen Demand化学需氧量)指标过高。

发明内容

基于此，本发明提供一种减少制备过程中排放出废水中的COD指标、而且显著减少水使用量的吸附材料的制备方法。

一种吸附材料的制备方法，包括如下步骤：

提供具有吸附性能的生物质原材料；及

通过氧化剂溶液对所述生物质原材料进行改性处理，以增强所述生物质原材料的吸附性能并得所述吸附材料。

优选地，所述生物质原材料包括大蒜秸秆、柑橘渣、葡萄渣、甘蔗渣、荔枝壳和桂圆壳中的至少一种。

优选地，所述氧化剂溶液包括漂白粉溶液、双氧水溶液、高锰酸钾溶液中的至少一种。

优选地，所述的吸附材料的制备方法具体步骤包括：

将生物质原材料经过破碎处理后，得到生物质原材料颗粒物；

将氧化剂溶液喷淋至所述生物质原材料颗粒物，以对生物质原材料进行改性，即得生物吸附材料。

优选地，所述生物质原材料颗粒物的大小为20～40目。

优选地，将氧化剂溶液喷淋至所述生物质原材料颗粒物，以对生物质原材料进行改性的步骤包括：

通过喷淋设备将氧化剂溶液喷淋至所述生物质原材料颗粒物，以对生物质原材料进行改性。

优选地，所述喷淋设备包括转动装置和喷头，所述喷头设置于所述转动装置的附近，所述喷头用于喷射氧化剂溶液；所述转动装置用于带动放置于所述转动装置上的所述生物质原材料转动，以使位于所述转动装置上的不同部位的生物质原材料颗粒物能够靠近或远离所述喷头。

优选地，通过氧化剂对所述生物质原材料进行改性处理，以增强所述生物质原材料的吸附性能并得所述吸附材料的步骤之后，所述吸附材料的制备方法还包括：

对所述吸附材料进行脱水、杀菌以及脱色处理。

优选地，对所述吸附材料进行脱水、杀菌以及脱色处理的步骤包括：

通过微波装置产生的微波对吸附材料进行辐射，以实现对吸附材料的脱水、杀菌以及脱色处理。

优选地，所述微波装置包括能够发射微波的微波隧道和传送带，所述微波隧道具有进料口和出料口，所述进料口用于供吸附材料进入微波隧道，所述出料口供吸附材料移出微波隧道，所述传送带用于将所述吸附材料从进料口运输至出料口。

与现有方案相比，本发明具有以下有益效果：

本发明使用氧化剂溶液做主要的改性试剂以对生物质原材料进行改性处理，以破坏生物质原材料中细胞壁中的半纤维素与木质素形成的氢键链接，因此半纤维素与木质素溶于氧化剂溶液中，从而达到去除木质素杂质、半纤维素杂质的目的，另一方面，在氧化剂溶液的作用下，使得生物质原材料的表面由有序排列变成粗糙多孔，使生物质原材料中的孔道增加、活化点增多，以此增加生物质原材料的吸附点位，从而提高生物质原材料的吸附性能；此外，氧化剂水溶液具有很强的氧化性，可以氧化分解在制备吸附材料的过程排放出的废水中的有机物(包括半纤维素与木质素)，从而使排放出的废水中的COD指标降低，显著减少黑臭废水的产生。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，数据为三次重复实验的平均值或平均值±标准差。

另外，全文中的“和/或”包括三个方案，以A和/或B为例，包括A技术方案、B技术方案，以及A和B同时满足的技术方案；另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

一种吸附材料的制备方法，包括如下步骤：

S100，提供具有吸附性能的生物质原材料。

S200，通过氧化剂溶液对生物质原材料进行改性处理，以增强生物质原材料的吸附性能并得吸附材料。

本发明使用氧化剂溶液做主要的改性试剂以对生物质原材料进行改性处理，以破坏生物质原材料中细胞壁中的半纤维素与木质素形成的氢键链接，因此半纤维素与木质素溶于氧化剂溶液中，从而达到去除木质素杂质、半纤维素杂质的目的，另一方面，在氧化剂溶液的作用下，使得生物质原材料的表面由有序排列变成粗糙多孔，使生物质原材料中的孔道增加、活化点增多，以此增加生物质原材料的吸附点位，从而提高生物质原材料的吸附性能；此外，氧化剂水溶液具有很强的氧化性，可以氧化分解在制备吸附材料的过程排放出的废水中的有机物(包括半纤维素与木质素)，从而使排放出的废水中的COD指标降低，显著减少黑臭废水的产生。具体地，半纤维素是由几种不同类型的单糖构成的异质多聚体。

纤维素结构是由葡萄糖组成的大分子多糖。

在一些实施例中，生物质原材料包括大蒜秸秆、柑橘渣、葡萄渣、甘蔗渣、荔枝壳和桂圆壳中的至少一种。

具体地，大蒜秸秆具有丰富的天然功能团，富含纤维素使得大蒜秸秆具有较好的机械强度，而且经过简单脱色和脱味处理之后，大蒜秸秆吸附之后的水溶液不会发生色味方面的变化，大蒜秸秆是一种对环境友好、对水体友好的生物质吸附材料的优秀候选原料之一。

在一些实施例中，氧化剂溶液包括漂白份溶液、双氧水溶液、高锰酸钾溶液中的至少一种。

在一些实施例中，氧化剂溶液优选为漂白粉溶液，氧化剂溶液的的质量浓度优选为0.1～5％。

在一些实施例中，生物质原材料颗粒物的大小为20～40目。

具体地，生物质原材料颗粒物太小容易导致吸附净化过程中固液分离困难；当生物质原材料颗粒物太大时，制得的吸附材料的吸附容量偏小。

具体地，目是指每英寸筛网上的孔眼数目。

在一些实施例中，吸附材料的制备方法具体步骤包括：

S101，将生物质原材料经过破碎处理后，得到生物质原材料颗粒物。

S102，将氧化剂溶液喷淋至生物质原材料颗粒物，以对生物质原材料进行改性，即得生物吸附材料。

在一些实施例中，将氧化剂溶液喷淋至生物质原材料颗粒物，以对生物质原材料进行改性S102的步骤包括：

通过喷淋设备将氧化剂溶液喷淋至生物质原材料颗粒物，以对生物质原材料进行改性。

在一些实施例中，喷淋设备包括转动装置和喷头，喷头设置于转动装置的附近，喷头用于喷射氧化剂溶液；转动装置用于带动放置于转动装置上的生物质原材料颗粒物转动，以使位于转动装置上的不同部位的生物质原材料颗粒物能够靠近或远离喷头。

具体地，将生物质原材料颗粒物置于转动装置上，转动装置带动生物质原材料颗粒转动，使得生物质原材料能够靠近或远离喷射氧化剂溶液的喷头，从而使氧化剂溶液成分与生物质原材料之间实现充分的接触和反应，以提高对生物质原材料改性的效率。

进一步地，转动装置包括圆盘造粒机。

进一步地，为了使均匀喷淋氧化剂溶液的方式，以使对生物质原材料颗粒物均匀地进行改性，可使圆盘造粒机器连续均匀转动。

在一些实施例中，通过氧化剂溶液对生物质原材料进行改性处理，以增强生物质原材料的吸附性能并得吸附材料的步骤S200之后，吸附材料的制备方法还包括：

S300，对吸附材料进行脱水、杀菌以及脱色处理。

具体地，对吸附材料进行脱水以利稳定储放、运输、使用，杀菌以防止储放过程中霉烂、腐烂，以及脱色处理以防止吸附使用过程中色素分子溶解于水中而导致水质颜色异常。

在一些实施例中，对吸附材料进行脱水、杀菌以及脱色处理的步骤包括：

通过微波装置产生的微波对吸附材料进行辐射，以实现对吸附材料的脱水、杀菌以及脱色处理。

进一步地，微波能辐射导致改性后的生物质原材料的极性物质吸收微波能，产生大量热量，使改性后的生物质原材料的细胞内温度迅速上升，细胞内的液态水汽化所产生的压力在细胞膜和细胞壁上形成微小孔洞，使改性后的生物质原材料是胞外溶剂容易进入细胞内，溶解并释放出改性后的生物质原材料胞内有色物质，从而达到对改性后的生物质原材料脱色的目的，此外，高温的产生也达到脱水、杀菌的目的。

在一些实施例中，微波装置包括能够发射微波的微波隧道和传送带，微波隧道具有进料口和出料口，进料口用于供吸附材料进入微波隧道，出料口供吸附材料移出微波隧道，传送带用于将吸附材料从进料口运输至出料口。

具体地，将吸附材料置于进料口，传送带带动吸附材料从进料口进入发射微波的微波隧道，再带动吸附材料冲出口料移出微波隧道，在此过程中，微波隧道内的微波对吸附材料持续进行辐射，从而完成对吸附材料的脱水、杀菌以及脱色。

具体地，经改性后的生物质原材料进入微波装置进行脱水、杀菌以及脱色处理，微波装置可实现对经改性后的生物质原材料快速脱水、杀菌以及脱色处理，提高整个制备生物吸附材料过程的速度。

具体地，微波装置包括隧道微波炉。

实施例1

取干燥的大蒜秸秆颗粒物，筛分过20目；连续加入到圆盘造粒机中，喷淋加入0.1％浓度的漂白粉溶液，令其均匀润湿后，即被转移到传送带上，输送入隧道微波炉的进料口斗中，从而均匀布排在传送带上，进入微波炉，在出料口获得脱水干燥的吸附材料。

实施例2

取干燥的大蒜秸秆颗粒物，筛分过40目；连续加入到搅拌桶中，喷淋加入0.2％浓度的漂白粉溶液，令其均匀润湿后，即自动落到传送带上，输送入隧道微波炉的进料口中，并被均匀布排在传送带上，进入微波炉，在出料口端获得脱水干燥的吸附材料。

将本发明实施例1、实施例2制得的吸附材料以及使用传统碱性皂化法制得的吸附材料用于吸附含镉、铅的工业废水，并检测制备吸附材料干燥产生的废水中COD的含量，测试结果如表1所示。

表1测试结果

从表1中可以看出，本发明实施例1、实施例2制得吸附材料对工业废水中的镉、铅的吸附效率略高于使用传统碱性皂化法制得吸附材料，且本发明实施例1、实施例2制备吸附材料过程中产生的废水中的COD含量远远低于使用传统碱性皂化法制备吸附材料过程中产生的废水中的COD含量，证明本发明成功制得吸附材料且制备过程中产生的废水中的COD含量低。

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 (10)

1.一种吸附材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供具有吸附性能的生物质原材料；及

通过氧化剂溶液对所述生物质原材料进行改性处理，以增强所述生物质原材料的吸附性能并得所述吸附材料。

2.根据权利要求1所述的吸附材料的制备方法，其特征在于，所述生物质原材料包括大蒜秸秆、柑橘渣、葡萄渣、甘蔗渣、荔枝壳和桂圆壳中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的吸附材料的制备方法，其特征在于，所述氧化剂溶液包括漂白粉溶液、双氧水溶液、高锰酸钾溶液中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的吸附材料的制备方法，其特征在于，所述的吸附材料的制备方法具体步骤包括：

将生物质原材料经过破碎处理后，得到生物质原材料颗粒物；

将氧化剂溶液喷淋至所述生物质原材料颗粒物，以对生物质原材料进行改性，即得生物吸附材料。

5.根据权利要求4所述的吸附材料的制备方法，其特征在于，所述生物质原材料颗粒物的大小为20～40目。

6.根据权利要求4所述的吸附材料的制备方法，其特征在于，将氧化剂溶液喷淋至所述生物质原材料颗粒物，以对生物质原材料进行改性的步骤包括：

通过喷淋设备将氧化剂溶液喷淋至所述生物质原材料颗粒物，以对生物质原材料进行改性。

7.根据权利要求6所述的吸附材料的制备方法，其特征在于，所述喷淋设备包括转动装置和喷头，所述喷头设置于所述转动装置的附近，所述喷头用于喷射氧化剂溶液；所述转动装置用于带动放置于所述转动装置上的所述生物质原材料转动，以使位于所述转动装置上的不同部位的生物质原材料颗粒物能够靠近或远离所述喷头。

8.根据权利要求1所述的吸附材料的制备方法，其特征在于，通过氧化剂对所述生物质原材料进行改性处理，以增强所述生物质原材料的吸附性能并得所述吸附材料的步骤之后，所述吸附材料的制备方法还包括：

对所述吸附材料进行脱水、杀菌以及脱色处理。

9.根据权利要求8所述的吸附材料的制备方法，其特征在于，对所述吸附材料进行脱水、杀菌以及脱色处理的步骤包括：

通过微波装置产生的微波对吸附材料进行辐射，以实现对吸附材料的脱水、杀菌以及脱色处理。

10.根据权利要求9所述的吸附材料的制备方法，其特征在于，所述微波装置包括能够发射微波的微波隧道和传送带，所述微波隧道具有进料口和出料口，所述进料口用于供吸附材料进入微波隧道，所述出料口供吸附材料移出微波隧道，所述传送带用于将所述吸附材料从进料口运输至出料口。