一种重金属离子吸附材料的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种重金属离子吸附材料的制备方法及其应用，通过以垃圾渗滤液为原料，将其与烟秆中提取的纤维素进行接枝共聚来制取垃圾渗滤液‑烟秆纤维素复合物，并将垃圾渗滤液‑烟秆纤维素复合物进行凝胶化处理后，再进行再生、溶剂交换和真空干燥后制得垃圾渗滤液‑烟秆纤维素基气凝胶，所制得的垃圾渗滤液‑烟秆纤维素基气凝胶材料孔径大、孔隙率高、结构稳定、并且对废水中的重金属具有优良的螯合作用、吸附效率和吸附量，采用成本低廉的垃圾渗滤液和烟秆，不仅能够降低重金属离子处理的成本，还能够极大的实现资源的循环再利用，促进环境的保护。

【技术实现步骤摘要】
一种重金属离子吸附材料的制备方法及其应用
本专利技术涉及重金属离子吸附材料领域，尤其是一种重金属离子吸附材料的制备方法及其应用。
技术介绍
随着工业的快速发展，工业生产过程中产生的废水排放量也日益增加，其中含有重金属离子和有机染料的工业废水会造成水体的严重污染，危害到了生态环境及人类健康，因此，对工业废水的处理已引起广大科技工作者的高度重视。通常所说的重金属污染，主要是指铅、铜、汞等生物毒性显著的元素，还包括锌、锡、钴等具有一定毒性的元素，由于重金属及重金属化合物广泛用于化工、电镀、皮革等行业，随着它们应用不断扩大，重金属污染也日益增加，由于重金属很难被生物降解，并且具有生物富集性，因此它所造成的污染具有持续性，水体重金属已经成为当今世界上最严重的环境问题之一，另一方面，随着纺织印染、造纸和印刷工业的发展，以及人们对色彩方面的需要越来越高，目前有机染料废水的排放量在全国各行业的比重不断增加，且染料的种类不断更新和增加，其抗光解、抗氧化和抗生物降解性能不断增强，使得染料废液的处理难度大幅度提升。目前，处理工业废水的方法主要有还原法、吸附法和离子交换树脂法。这些方法在处理工业废水中起着重要作用，其中，吸附法因操作简单，去除效率高，使用范围广，现成为较可靠的废液处理方法。利用生物质部分或全部替代传统的合成类聚合物，用于修复水体中的污染物是近几年环境科学前沿研究的热点之一，纤维素和腐植酸钠作为天然高分子化合物，在自然界中的分布甚广，并且具有良好的化学吸附性，较好的可再生性，可生物降解性，吸湿保水作用；且上述两类高分子化学结构中含有大量羟基、羧酸盐基团和氨基，能与水中的重金属离子和有机染料发生吸附作用，同时，这些官能团还可以通过化学改性进行交联，形成大分子网状结构，可有效避免腐植酸钠遇水溶解的缺点，将纤维素和腐植酸钠这两种高分子材料的优势集中在一起，从而大幅度提高重金属离子的吸附能力。另外，由于现在人们的生活水平逐渐提高，城市垃圾的产生量也日益上升，在处理垃圾的过程中会产生大量的垃圾渗滤液，由于垃圾渗滤液中含有大量的腐植酸，将其与农作物烟秆作为原料来进行生产重金属吸附剂，不仅成本低廉，还能够实现废弃物的再利用，实现二次经济价值，对降低重金属处理的成本和废物循环再利用都具有积极意义。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种成本低廉、高效安全、生产工艺简单的重金属离子吸附材料的制备方法及其应用。为了实现上述的技术目的，本专利技术的技术方案为：一种重金属离子吸附材料的制备方法，以垃圾渗滤液为原料，将其与烟秆中提取的纤维素进行接枝共聚制得垃圾渗滤液-烟秆纤维复合物，通过对垃圾渗滤液-烟秆纤维复合物进行凝胶化后，再对其进行再生、溶剂交换和超临界二氧化碳干燥，即可制得对重金属离子具有吸附性的垃圾渗滤液-烟杆纤维素基气凝胶。进一步，其包括以下步骤：(1)将垃圾渗滤液进行过滤、除杂后，将其pH调节至7～9，然后加入混凝剂，并利用搅拌装置以2000～3000rpm搅拌3～5min后，再以500～650rpm搅拌10～15min，搅拌完成后将混合溶液静置沉淀，再将沉淀物进行滤出配置成溶液，并将配置的溶液pH值调节至7～9；(2)将烟秆去髓芯后，粉碎后过14～20目筛，再将过筛后的烟秆与由氢氧化钠固体颗粒溶解配置成的质量分数为2％的氢氧化钠溶液混合，并将混合溶液加热至90～150℃，进行反应1～3h后，将混合溶液中的固形物滤出；(3)将上述滤出的固形物用单球磨疏解5～15min，再用甲苯洗涤后，将其加入到甲苯和环氧氯丙烷的混合液中进行浸渍4～6h，浸渍完毕后，将固形物再次滤出，并依次用乙醇、蒸馏水进行洗涤，洗至洗涤液呈中性为止，即可制得烟秆纤维素；(4)将上述制得的烟秆纤维素加入到步骤(1)制得的溶液中，并利用超声波设备以100～300W的功率进行辅助反应2～5h，反应完成后，将溶液在常温下静置3～5h，再将溶液中的固形物滤出，用pH值为9～11的氢氧化钠溶液进行洗涤和浸渍，直至浸出液呈无色为止，即可制得垃圾渗滤液-烟秆纤维素复合物；(5)将上述制得的垃圾渗滤液-烟秆纤维素复合物在60～80℃的条件下，进行真空干燥24～48h后，再将垃圾渗滤液-烟秆纤维素复合物加入到离子液体中，并在65～85℃的条件下，以600～800rpm的搅拌速度进行搅拌反应1～3h，搅拌完成后，将混合物倒入成型模具中，并将模具置于温度为-75～-50℃的超低温冰箱中进行冷冻保存12～24h；(6)将步骤(5)冷冻保存并成型后的混合物取出，并用去离子水进行洗涤至洗涤液用硝酸银检测无沉淀为止，再用非溶剂液体对洗涤后的混合物进行溶剂置换3～6次，再将经过溶剂置换的混合物进行冷冻干燥，即可制得对重金属例子具有吸附性的垃圾渗滤液-烟秆纤维素基气凝胶。优选的，所述各步骤的添加组分及质量分数如下：优选的，所述的离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑氯盐或1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐。优选的，所述的混凝剂为铁盐、铝盐或铁盐与铝盐的聚合物。优选的，所述步骤(1)中利用沉淀物进行配置的溶液固含量为40％～60％。优选的，所述步骤(5)中经过模具成型的混合物为半径10mm、高度30mm的圆柱体。优选的，所述的非溶剂液体为叔丁醇或丙酮。一种按上述的制备方法制得的重金属离子吸附材料的应用，将重金属离子吸附材料用于垃圾渗滤液中的重金属离子吸附。采用上述的技术方案本专利技术的有益效果为：通过以垃圾渗滤液为原料，将其与烟秆中提取的纤维素进行接枝共聚来制取垃圾渗滤液-烟秆纤维素复合物，并将垃圾渗滤液-烟秆纤维素复合物进行凝胶化处理后，再进行再生、溶剂交换和真空干燥后制得垃圾渗滤液-烟秆纤维素基气凝胶，所制得的垃圾渗滤液-烟秆纤维素基气凝胶材料孔径大、孔隙率高、结构稳定、并且对废水中的重金属具有优良的螯合作用、吸附效率和吸附量，采用成本低廉的垃圾渗滤液和烟秆，不仅能够降低重金属离子处理的成本，还能够极大的实现资源的循环再利用，促进环境的保护。具体实施方式一种重金属离子吸附材料的制备方法，以垃圾渗滤液为原料，将其与烟秆中提取的纤维素进行接枝共聚制得垃圾渗滤液-烟秆纤维复合物，通过对垃圾渗滤液-烟秆纤维复合物进行凝胶化后，再对其进行再生、溶剂交换和超临界二氧化碳干燥，即可制得对重金属离子具有吸附性的垃圾渗滤液-烟杆纤维素基气凝胶。进一步，其包括以下步骤：(1)将垃圾渗滤液进行过滤、除杂后，将其pH调节至7～9，然后加入混凝剂，并利用搅拌装置以2000～3000rpm搅拌3～5min后，再以500～650rpm搅拌10～15min，搅拌完成后将混合溶液静置沉淀，再将沉淀物进行滤出配置成溶液，并将配置的溶液pH值调节至7～9；(2)将烟秆去髓芯后，粉碎后过14～20目筛，再将过筛后的烟秆与由氢氧化钠固体颗粒溶解配置成的质量分数为2％的氢氧化钠溶液混合，并将混合溶液加热至90～150℃，进行反应1～3h后，将混合溶液中的固形物滤出；(3)将上述滤出的固形物用单球磨疏解5～15min，再用甲苯洗涤后，将其加入到甲苯和环氧氯丙烷的混合液中进行浸渍4～6h，浸渍完毕后，将固形物再次滤出，并依次用乙醇、蒸馏水进行洗涤，洗至洗涤液呈中性为止，即可制得烟秆纤维素；(4)将上述制得的烟秆纤维素加入到步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重金属离子吸附材料的制备方法，其特征在于：以垃圾渗滤液为原料，将其与烟秆中提取的纤维素进行接枝共聚制得垃圾渗滤液‑烟秆纤维复合物，通过对垃圾渗滤液‑烟秆纤维复合物进行凝胶化后，再对其进行再生、溶剂交换和超临界二氧化碳干燥，即可制得对重金属离子具有吸附性的垃圾渗滤液‑烟杆纤维素基气凝胶。

【技术特征摘要】
1.一种重金属离子吸附材料的制备方法，其特征在于：以垃圾渗滤液为原料，将其与烟秆中提取的纤维素进行接枝共聚制得垃圾渗滤液-烟秆纤维复合物，通过对垃圾渗滤液-烟秆纤维复合物进行凝胶化后，再对其进行再生、溶剂交换和超临界二氧化碳干燥，即可制得对重金属离子具有吸附性的垃圾渗滤液-烟杆纤维素基气凝胶。2.根据权利要求1所述的一种重金属离子吸附材料的制备方法，其特征在于：其包括以下步骤：（1）将垃圾渗滤液进行过滤、除杂后，将其pH调节至7～9，然后加入混凝剂，并利用搅拌装置以2000～3000rpm搅拌3～5min后，再以500～650rpm搅拌10～15min，搅拌完成后将混合溶液静置沉淀，再将沉淀物进行滤出配置成溶液，并将配置的溶液pH值调节至7～9；（2）将烟秆去髓芯后，粉碎后过14～20目筛，再将过筛后的烟秆与由氢氧化钠固体颗粒溶解配置成的质量分数为2%的氢氧化钠溶液混合，并将混合溶液加热至90～150℃，进行反应1～3h后，将混合溶液中的固形物滤出；（3）将上述滤出的固形物用单球磨疏解5～15min，再用甲苯洗涤后，将其加入到甲苯和环氧氯丙烷的混合液中进行浸渍4～6h，浸渍完毕后，将固形物再次滤出，并依次用乙醇、蒸馏水进行洗涤，洗至洗涤液呈中性为止，即可制得烟秆纤维素；（4）将上述制得的烟秆纤维素加入到步骤（1）制得的溶液中，并利用超声波设备以100～300W的功率进行辅助反应2～5h，反应完成后，将溶液在常温下静置3～5h，再将溶液中的固形物滤出，用pH值为9～11的氢氧化钠溶液进行洗涤和浸渍，直至浸出液呈无色为止，即可制得垃圾渗滤液-烟秆纤维素复合物；（5）将上述制得的垃圾渗滤液-烟秆纤维素复合物在60～80℃的条件下，进行真空干燥24～48h后，再将垃圾渗滤液-烟秆纤维素复合物加入到离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明华，张玉清，吕源财，林春香，刘登周，
申请(专利权)人：福州大学，福建省博屹环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35