一种改性柚子皮吸附去除水中的六价铬和砷的方法技术

本发明专利技术公开了改性柚子皮吸附去除水中的六价铬和砷的方法，将柚子皮洗净，在85℃～105℃的温度下烘2小时～6小时，粉碎成20目～60目的粉体；柚子皮粉和氯化铁按质量比为(10～100):1的比例称取，加清水使氯化铁完全溶解，再在氯化铁溶液中加入柚子皮粉，搅拌使其混合均匀，将该混合悬浮物在85℃～105℃的温度下烘20小时～24小时后冷却，然后将其磨成20目～60目的粉体，得到改性柚子皮粉；将改性柚子皮粉加入含六价铬或砷的水中，在室温下搅拌，然后过滤或者离心分离，即去除水中的六价铬和砷。对柚子皮进行改性，提高柚子皮吸附去除水中的六价铬和砷的能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水处理及净水材料
，涉及一种改性柚子皮吸附去除水中的六价铬和砷的方法。
技术介绍
含铬废水主要来源于镀铬、电镀、制革、采矿、染料和颜料、钢铁制造、罐头食品行业和其他工业生产排放的废水，废水中的铬主要以三价铬和六价铬的形式存在，其中六价铬对人体毒害作用大，其毒性比三价铬高出一百多倍。目前治理含铬废水的方法主要有物理、物化、化学、生物方法、离子交换、膜分离、光催化还原、电化学凝聚等。水体砷污染的主要来源为：矿物的的开采、农药的使用、有色金属冶炼、煤和石油等化石燃料的燃烧排放的含砷废水等，砷还可用做木材防腐剂，用于染料、颜料、油漆行业、玻璃制备等。砷的化合物均有毒性，可以通过呼吸，皮肤接触和消化道在人体内积累，造成急性或慢性中毒，长期饮用受到砷污染的水，砷就会在人体内蓄积引起砷中毒，使人体健康受到影响，严重可导致皮肤癌与肺癌。目前常用的去除水中砷的方法有混凝过滤法、化学沉淀法、离子交换法、膜分离法、吸附法等。我国把铬和砷定为第一类污染物，根据我国《污水综合排放标准》(GB8978-2002)规定，废水排放中六价铬的最高允许浓度为0.5mg/L，总砷的最高允许浓度为0.5mg/L。吸附法是物理、物化法中的一种，它具有设备简单，操作方便、运行费用低等特点。其中以生物质废弃物加工制成吸附材料成为研究热点之一，例如利用农业生物废弃物制作低成本、可持续的吸附剂，用于水和废水处理，包括吸附处理废水中的重金属、有机污染物、染料等。以重金属离子为例，农业废弃物生物质中存在的官能团，即乙酰氨基，醇，羰基，酚，氨基，巯基等与重金属离子形成金属配合物或螯合物有密切关系，吸附过程的机理包括化学吸附，络合，表面吸附，通孔扩散和离子交换等。其中石榴皮、香蕉皮和橘子皮等一些水果的果皮被研究用来处理水中的六价铬，木薯皮、绿茶渣和稻壳等被研究用来吸附去除水中的砷。柚子是我国南方常见的水果，而柚子皮可以占到柚子全质量的一半左右，柚子皮内部是白色絮状层，中间含有大量的纤维素。通常柚子皮未被利用而丢弃，既造成浪费，又污染环境。新鲜柚子皮含有的聚合物如纤维素、半纤维素、果胶、木素和蛋白质具有天然交换能力和吸收特性，柚子皮作为一种典型的生物质废弃物也被研究由于制成生物质吸附剂进行废水处理，如去除水中Pb2+，Cu2+，Cd2+，Ni2+，亚甲基蓝、双酚A、油污染等。因此，对柚子皮这种生物质废弃物可进行资源化利用，开发其吸附去除水中六价铬和砷的新领域。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种改性柚子皮吸附去除水中的六价铬和砷的方法，对柚子皮进行改性，提高柚子皮吸附去除水中的六价铬和砷的能力。本专利技术所采用的技术方案是，一种改性柚子皮吸附去除水中的六价铬和砷的方法，具体按照以下步骤进行：步骤1，将新鲜柚子皮洗净，在85℃～105℃的温度下烘2小时～6小时后自然冷却至室温，然后将其粉碎成20目～60目的粉体，得到柚子皮粉；步骤2，将步骤1所得的柚子皮粉和氯化铁按质量比为(10～100):1的比例称取，首先加清水使氯化铁完全溶解，再在氯化铁溶液中加入柚子皮粉，以搅拌速度为120转/分～200转/分的速度搅拌10分钟～20分钟使其混合均匀，将该混合悬浮物在85℃～105℃的温度下烘20小时～24小时后自然冷却至室温，然后将其磨成20目～60目的粉体，得到改性柚子皮粉；步骤3，将步骤2所得的改性柚子皮粉加入含六价铬或砷的水中，在室温下以120转/分～200转/分的速度搅拌30分钟～60分钟，然后过滤或者离心分离，即去除水中的六价铬和砷。本专利技术的特征还在于，进一步的所述步骤2中，氯化铁中三氯化铁质量分数为95％～99％。进一步的，所述步骤3中，按照601～655g改性柚子皮粉加入到0.3～1吨、六价铬或砷浓度为5～30mg/L的水中。进一步的，所述步骤1中，在100℃的温度下烘3小时后自然冷却至室温。进一步的，所述步骤2中，柚子皮粉和氯化铁按质量比为20:1的比例称取。进一步的，所述步骤2中，以搅拌速度为150转/分的速度搅拌15分钟使其混合均匀，将该混合悬浮物在90℃的温度下烘23小时后自然冷却至室温。进一步的，所述步骤3中，在室温下以180转/分的速度搅拌40分钟。本专利技术的有益效果：1.新鲜柚子皮洗净，在85℃～105℃的温度下烘2小时～6小时，自然冷却至室温，然后将其粉碎成20目～60目的粉体，得到柚子皮粉。采用该技术特征是对柚子皮进行物理改性，形成大量微细孔道，增大柚子皮的比表面积，去除新鲜柚子皮含有的外部水分，但保留了柚子皮含有的纤维素、半纤维素、果胶、木质素和蛋白质等具有天然交换能力和吸收特性的成分，比如纤维素中的游离羟基对溶液有强的吸引力，木质素的结构中也存在羟基等许多极性基团，使柚子皮粉具备一定的吸附性能。2.将柚子皮粉和三氯化铁质量分数为95％～99％的氯化铁按质量比为(10～100):1的比例称取，首先加适量的清水使氯化铁完全溶解，再在氯化铁溶液中加入柚子皮粉，以搅拌速度为120转/分～200转/分的速度搅拌10分钟～20分钟使其混合均匀，将该混合悬浮物在85℃～105℃的温度下烘20小时～24小时后自然冷却至室温，然后将其磨成20目～60目的粉体，得到改性柚子皮粉，这一技术特征是对柚子皮粉进一步进行化学改性，改性柚子皮对水中六价铬和砷的吸附去除能力得到了大大的提高。这是因为氯化铁有一定的氧化性和腐蚀性，它可以与柚子皮中的还原性物质发生一定的反应，且柚子皮中的半纤维素可溶于酸，在酸性条件下易降解，木质素在酸性条件下有缩合反应，这使得改性后的柚子皮粉的微细孔道更多且更加细小均匀。而且Fe3+离子和Cl-离子被吸引到柚子皮表面，均匀包覆在柚子皮表面。包覆在柚子皮表面的Fe3+离子和柚子皮本身含有的K+离子等均可以参与吸附反应，与水中的六价铬和砷产生了金属沉淀物和静电吸附作用。本文中，99％以上纯度的三氯化铁价格太贵，不适合实际工业应用，95％以下纯度的三氯化铁可能会带入其他太多的杂质，尤其是有害杂质造成改性柚子皮受到污染。柚子皮粉：氯化铁质量比＝(10～100)：1的有益效果是：如果氯化铁比例太低的话，改性后吸附效果增加得不明显，处理相同浓度的废水要使用大量的柚子皮才能达到较好的处理效果；如果氯化铁比例太高的话，相对成本就会大大提高，不适合实际工业应用。由于要根据实际配比来配制氯化铁溶液并进行混合搅拌，以形成均匀的混合悬浮物，这个混合悬浮物的量有多有少，在85本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性柚子皮吸附去除水中的六价铬和砷的方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行：步骤1，将新鲜柚子皮洗净，在85℃～105℃的温度下烘2小时～6小时后自然冷却至室温，然后将其粉碎成20目～60目的粉体，得到柚子皮粉；步骤2，将步骤1所得的柚子皮粉和氯化铁按质量比为(10～100):1的比例称取，首先加清水使氯化铁完全溶解，再在氯化铁溶液中加入柚子皮粉，以搅拌速度为120转/分～200转/分的速度搅拌10分钟～20分钟使其混合均匀，将该混合悬浮物在85℃～105℃的温度下烘20小时～24小时后自然冷却至室温，然后将其磨成20目～60目的粉体，得到改性柚子皮粉；步骤3，将步骤2所得的改性柚子皮粉加入含六价铬或砷的水中，在室温下以120转/分～200转/分的速度搅拌30分钟～60分钟，然后过滤或者离心分离，即去除水中的六价铬和砷。

【技术特征摘要】
1.一种改性柚子皮吸附去除水中的六价铬和砷的方法，其特征在于，具体按照以下步
骤进行：
步骤1，将新鲜柚子皮洗净，在85℃～105℃的温度下烘2小时～6小时后自然冷却
至室温，然后将其粉碎成20目～60目的粉体，得到柚子皮粉；
步骤2，将步骤1所得的柚子皮粉和氯化铁按质量比为(10～100):1的比例称取，
首先加清水使氯化铁完全溶解，再在氯化铁溶液中加入柚子皮粉，以搅拌速度为120转/
分～200转/分的速度搅拌10分钟～20分钟使其混合均匀，将该混合悬浮物在85℃～
105℃的温度下烘20小时～24小时后自然冷却至室温，然后将其磨成20目～60目的粉
体，得到改性柚子皮粉；
步骤3，将步骤2所得的改性柚子皮粉加入含六价铬或砷的水中，在室温下以120
转/分～200转/分的速度搅拌30分钟～60分钟，然后过滤或者离心分离，即去除水中的
六价铬和砷。
2.根据权利要求1所述的一种改性柚子皮吸附去除水中的六价铬和砷的方法，其特征
在于，所述步骤2中，氯化铁中三氯...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琼，付宏渊，何忠明，曾铃，李传常，蒋朝晖，王平，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43