一种重金属吸附剂、其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种重金属吸附剂、其制备方法及应用，所述重金属吸附剂是通过十字花科植物风干、热解得到的生物炭，经过研磨得到备方法，所述十字花科植物为为芥菜、萝卜、油菜、白菜、菘菜、荠菜或甘蓝等，因为经试验发现十字花科植物体内含有较多的巯基化合物，热解后能得到带有巯基的生物炭，能与重金属离子发生吸附、螯合作用，对Cd、Cu、Mn、Ni、Zn等重金属的阳离子均具有较高的亲和能力；收集废弃的白菜、芥菜等十字花科植物体，风干热解制成生物炭，不仅可以实现减少垃圾的排放量，废弃资源的再利用，而且具有较强的重金属吸附能力，在含重金属水体处理、重金属污染土壤修复及渗透反应墙填料等方向具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及重金属污染治理
，尤其涉及一种重金属吸附剂、其制备方法及应用。
技术介绍
生物炭指在缺氧的条件下把生物质进行高温处理，生物质中的油和气燃烧掉或分离后收集，剩下的固态物质主要就是生物炭。将废弃物的生物质资源通过炭化技术制备成生物炭加以开发利用在很大程度上可以解决可持续发展和环境保护等复杂问题，对于保障国家环境安全和资源的可持续利用具有重要意义。生物炭是一种难溶的、稳定的黑色固态物质，具有致密的微孔结构和巨大的比表面积，能够有效吸附稳定无机离子和有机化合物，可以应用于土壤改良、水体污染治理等领域。生物炭的吸附性能与其原材料、制备方式及比表面积等密切相关，而目前常用的原材料及技术制备的生物炭对水体和土壤中重金属的治理效果非常有限。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种重金属吸附剂、其制备方法及应用。本专利技术所采取的技术方案是：一种重金属吸附剂的制备方法，包括以下步骤：S1：取十字花科植物风干；S2：取风干后的十字花科植物热解，制备得到生物炭；S3：取所述生物炭研磨，得到重金属吸附剂。在优选的实施方式中，所述十字花科植物为芥菜、萝卜、油菜、白菜、菘菜、荠菜或甘蓝中的至少一种。在优选的实施方式中，所述S2中热解具体步骤为：以300-1000℃/h的升温速度升温至300-400℃，恒温20-50min，再以300-1000℃/h的升温速度升温至600-700℃，恒温90-180min。在优选的实施方式中，所述S3中将所述生物炭研磨至粒径小于1μm。本专利技术还提供了一种如上所述的重金属吸附剂的制备方法制备得到的重金属吸附剂。此外，本专利技术还提供了一种重金属污染水体的治理方法，包括以下步骤；将如上所述的重金属吸附剂加入重金属污染水体中，使所述重金属吸附剂与污染水体充分接触。在优选的实施方式中，包括以下步骤；在重金属污染水体流经途中制备一透水墙或透水坝，在所述透水墙或所述透水坝的内部填充权利要求5所述的重金属吸附剂。此外，本专利技术还提供了一种重金属污染土壤的治理方法，包括以下步骤：将如上所述的重金属吸附剂加入重金属污染土壤中，搅拌混匀，养护稳定。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种重金属吸附剂、其制备方法及应用，所述重金属吸附剂是通过十字花科植物风干、热解得到的生物炭，经过研磨得到备方法，所述十字花科植物为为芥菜、萝卜、油菜、白菜、菘菜、荠菜或甘蓝等，因为经试验发现十字花科植物体内含有较多的巯基化合物，热解后能得到带有巯基的生物炭，能与重金属离子发生吸附、螯合作用，对Cd、Cu、Mn、Ni、Zn等重金属的阳离子均具有较高的亲和能力；收集废弃的白菜、芥菜等十字花科植物体，风干热解制成生物炭，不仅可以实现减少垃圾的排放量，废弃资源的再利用，而且具有较强的重金属吸附能力，在含重金属水体处理、重金属污染土壤修复及渗透反应墙填料等方向具有广阔的应用前景。附图说明图1为重金属吸附剂II的能谱图；图2为果壳生物炭的能谱图；图3为重金属吸附剂II和果壳生物炭的红外光谱图。具体实施方式实施例1：将收集自菜市场的废弃芥菜自然风干，在氮气保护下隔氧热解制备生物炭，使用的设备为管式马弗炉，热解温控程序为：①以500℃/h的升温速率从室温升温至350℃，②350℃恒温30min，③以500℃/h的升温速率从350℃升温至650℃，④650℃恒温120min，⑤自然降温；将烧制的生物炭使用球磨机研磨至粒径小于1微米，即得重金属吸附剂I。实施例2：将收集废弃油菜，自然风干，将风干后的油菜在氮气保护下隔氧热解制备生物炭，使用的设备为管式马弗炉，热解温控程序为：①以500℃/h的升温速率从室温升温至350℃，②350℃恒温30min，③以500℃/h的升温速率从350℃升温至650℃，④650℃恒温120min，⑤自然降温；将烧制的生物炭使用球磨机研磨至粒径小于1微米，即得重金属吸附剂II。实施例3：将收集废弃白菜，自然风干，将风干后的白菜在氮气保护下隔氧热解制备生物炭，使用的设备为管式马弗炉，热解温控程序为：①以1000℃/h的升温速率从室温升温至400℃，②400℃恒温20min，③以300℃/h的升温速率从400℃升温至600℃，④600℃恒温180min，⑤自然降温；将烧制的生物炭使用球磨机研磨至粒径小于1微米，即得重金属吸附剂III。实施例4：将风干后的萝卜在氮气保护下隔氧热解制备油菜秸秆生物炭，使用的设备为管式马弗炉，热解温控程序为：①以500℃/h的升温速率从室温升温至350℃，②350℃恒温30min，③以1000℃/h的升温速率从350℃升温至650℃，④650℃恒温120min，⑤自然降温；将烧制的生物炭使用球磨机研磨至粒径小于1微米，即得重金属吸附剂IV。实施例5：将风干后的油菜秸秆在氮气保护下隔氧热解制备油菜秸秆生物炭，使用的设备为管式马弗炉，热解温控程序为：①以300℃/h的升温速率从室温升温至400℃，②400℃恒温50min，③以500℃/h的升温速率从400℃升温至700℃，④700℃恒温90min，⑤自然降温；将烧制的生物炭使用球磨机研磨至粒径小于1微米，即得重金属吸附剂V。1、各吸附剂对废水中重金属的去除能力对比试验取实施例1制得的重金属吸附剂I、实施例2制得的重金属吸附剂II、干芥菜粉末、干油菜秸秆粉末和市售果壳生物炭进行水体重金属吸附实验，各组试验中吸附剂的添加量均为1g/L，室温条件下振荡180min，得到实验结果如表1。表1各吸附剂对废水中重金属的去除能力对比试验数据从表1中试验结果可以看出，重金属吸附剂I和重金属吸附剂II的重金属吸附能力显著强于市面上普通的果壳生物炭，而且重金属吸附剂I的重金属吸附能力强于干芥菜粉末，重金属吸附剂II的重金属吸附能力强于干油菜秸秆粉末，说明采用本专利技术所述方法将十字花科植物进行热解制备得到生物炭后，其对水体中重金属Cd、Cu、Mn、Ni、Zn吸附能力显著增强了。重金属吸附剂I对水体中Cd、Cu、Mn、Ni、Zn去除率分别为98.98％、98.92％、99.99％、99.98％和98.50％，重金属吸附剂II对水体中Cd、Cu、Mn、Ni、Zn去除率分别为98.96％、98.84％、89.45％、97.29％和99.86％。说明使用十字花科植物制备生物炭，可以增强其对水体中重金属的吸附能力，可用于重金属污染水体治理，其对水体中多种重金属的吸附效果要优于市售的果壳生物炭。2、各吸附剂对重金属污染土壤的修复能力对比试验采集珠三角地区某电镀场地的污染土壤样品，分别装150g至多个250mL烧杯；按2％的质量比添加实施例2制备得到的重金属吸附剂II、干油菜秸秆粉末和市售果壳生物炭，搅拌混匀，加超纯水75mL后再次搅拌混匀后使用锡箔纸密封；养护稳定10天后取样，按照HJ/T299-2007分析测定样品的重金属浸出浓度。实验结果如表2。表2各吸附剂对重金属污染土壤的修复能力对比试验结果从表2中试验结果可知，添加重金属吸附剂II，养护稳定10天后污染土壤Cu、Zn、Cr、Ni的浸出浓度分别为下降了43.72％、69.97％、43.86％和39.67％，明显优于干油菜秸秆粉末和果壳生物炭。可见本专利技术所述的重金属吸附剂在重金属污染土壤中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重金属吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：取十字花科植物风干；S2：取风干后的十字花科植物热解，制备得到生物炭；S3：取所述生物炭研磨，得到重金属吸附剂。

【技术特征摘要】
1.一种重金属吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：取十字花科植物风干；S2：取风干后的十字花科植物热解，制备得到生物炭；S3：取所述生物炭研磨，得到重金属吸附剂。2.根据权利要求1所述的重金属吸附剂的制备方法，其特征在于，所述十字花科植物为芥菜、萝卜、油菜、白菜、菘菜、荠菜或甘蓝中的至少一种。3.根据权利要求1所述的重金属吸附剂的制备方法，其特征在于，所述S2中热解具体步骤为：以300-1000℃/h的升温速度升温至300-400℃，恒温20-50min，再以300-1000℃/h的升温速度升温至600-700℃，恒温90-180min。4.根据权利要求1所述的重金属吸附剂的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄雷，张时伟，李红艳，任重，赵亮，周巍，许建新，
申请(专利权)人：深圳市铁汉生态环境股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44