一种高效吸附剂及其在重金属废水中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种高效吸附剂及其在重金属废水中的应用，该高效吸附剂由以下重量比组分制成：可回收再利用的改性活性炭合成物60～90份，改性废弃农作物吸附剂9～18份。本发明专利技术的高效吸附剂对废液中的铅、锌、锰的去除率较高，去除率分别高达87.7％、95.9％和78.4％；由此可知，本发明专利技术提供的高效吸附剂对重金属废水具有较好的处理效果。

High efficiency adsorbent and its application in heavy metal waste water

The invention discloses an application of efficient adsorbents in heavy metal wastewater, the efficient adsorbent consists of the following components: weight ratio made Recyclable using modified activated carbon composite of 60 ~ 90, the modified waste adsorbent 9 ~ 18 crops. Efficient adsorption agent of this invention of waste lead, zinc and manganese removal rate, the removal rate was as high as 87.7%, 95.9% and 78.4%; therefore, the invention provides the efficient adsorption agent has better effect on treating heavy metal wastewater.

【技术实现步骤摘要】
一种高效吸附剂及其在重金属废水中的应用
本专利技术涉及应用于重金属废水中的吸附剂，特别涉及一种高效吸附剂及其在重金属废水中的应用。
技术介绍
水环境中的重金属来源很广，如冶金工业废水、制药废水、化工产业废水、电子产品垃圾等。近年来，许多河流受到重金属的污染。重金属的污染不同于其他类型的污染，自身无法进行分解或降解为无害物质，会发生形态的变化和相转移，被环境中的生物摄取后通过生物链逐级富集起来，最终进入食物链最高级—人类。汞、镉、铬、铅、砷、锰等这些重金属会与人体内的蛋白质以及各类酶，发生剧烈的化学反应，导致蛋白质和酶失活；或在人体某个器官中富集起来，造成各种类型的中毒症状(如急性、亚急性、慢性等)，给人体健康带来极大威胁。针对重金属污染，人们已开发的多种水处理方法，如化学沉淀法、铁氧体法、吸附法、离子交换法、电解法、反渗透、电渗析法、强化超滤法、生物法等，都存在一些缺点和不足：(1)有些处理成本高，如强化超滤法、电渗析法、化学沉淀法中的螯合沉淀法、离子交换法等；(2)有些工艺复杂、操作繁琐，如铁氧体法、强化超滤法；(3)有些处理效果达不到要求，如传统化学沉淀法；(4)有些适应性差，如生物法、电解法、铁氧体法；(5)有些设备投资大，如反渗透、电渗析法。与上述处理方法比较，吸附法是通过比表面积大的多孔性物质，如活性炭、粉煤灰、活性污泥灰、沸石、生物材料、氧化锰、花生壳和高岭土等，使重金属离子在固体表面未平衡的分子引力或化学键力的作用下富集而分离。由于这些吸附剂来源广泛且价廉，引起水处理界的广泛重视，成为一种很有应用前景的重金属废水处理方法。但这些吸附剂普遍存在吸附容量偏低，用量大，对重金属的去除效率不够高、回收利用低等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高效吸附剂，能够方便快捷的吸附废水中的铅、锌、锰，去除率高，且能将吸附剂回收利用。为实现上述目的，本专利技术提供了一种高效吸附剂，该高效吸附剂由以下重量比组分制成：可回收再利用的改性活性炭60～90份，改性废弃农作物吸附剂9～18份。优选地，上述技术方案中，所述改性活性炭合成物是由将10.0g已经经过去离子水净化的木质活性炭粉放入浓度为0.1147mol/L且溶液容量为1L的十二烷基苯磺酸钠SDBS溶液中，超声5～6min，以130rpm～150rpm震荡室温下水浴反应40小时后，加入1L的同等浓度的十二烷基苯磺酸钠SDBS溶液和1L浓度为0.2mol/L的盐酸溶液，超声20～30s，边搅拌边加入放入5g木薯纤维粉和浓度为4.6g邻苯二甲酸酐，在温度60～85℃超声波时间30min，而后以130rpm～150rpm震荡室温下水浴反应5～8小时后，反应过程保持均匀搅拌，达到反应时间后，将产物冷却至室温，过滤并洗涤，在50～70℃烘箱中干燥20～30h制得。优选地，上述技术方案中，所述的改性废弃农作物吸附剂为蔗渣纤维素吸附剂或改性的玉米秸秆吸附剂。优选地，上述技术方案中，所述蔗渣纤维素吸附剂由以下重量比组分制成：羧基化蔗渣半纤维素80～90份、磷酸纤维素稻秆粉10～20份、淀粉5～10份。优选地，上述技术方案中，改性的玉米秸秆吸附剂由以下重量比组分制成：醚化改性玉米秸秆粉80～90份、淀粉5～8份、石灰粉5-10份。优选地，上述技术方案中，所述高效吸附剂还包括絮凝剂10～15份，所述絮凝剂由以下重量比组分制成：碳羟基磷灰石40～50份、聚合氯化铝10～20份、聚合磷酸铁10～20份、聚合磷酸铝铁10～20以及淀粉5～10份。本专利技术的另一个目的是，本专利技术的吸附剂在重金属废水中的应用。优选地，上述技术方案中，称量1.0g所述高效吸附剂，在PH为1.0～7.0条件下吸附重金属废水中锌、锰或铅。优选地，上述技术方案中，称量0.1g～3.0g的所述高效吸附剂，加入到1.0L所述重金属废水中，超声4～6min，以120～150rpm速度震荡，室温下水浴反应1.0～2.0小时，吸附重金属废水中的铅、锌或锰。优选地，上述技术方案中，所述重金属废水中锌浓度为1.756mg/L～1.848mg/L，锰浓度1.854mg/L～0.1976mg/L，铅浓度为0.2021mg/L～0.2232mg/L。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1.本专利技术的高效吸附剂可同时吸附铅锌冶炼外排废水中的铅、锌、锰，方便快捷。2.在使用本专利技术的高效吸附剂在实验研究结果中得出，本专利技术的高效吸附剂对废液中的铅、锌、锰的吸附效果较好，尤其对锌的去除率高达95.9％。3.现有的很多改性活性炭重复利用后很快吸附率会剧烈降低而无法使用，本专利技术中的高效吸附剂中的改性活性炭则可重复使用20次以上，经济环保。附图说明图1是本专利技术高效吸附剂的不同pH对废水中铅的去除率关系图；图2是本专利技术高效吸附剂的不同pH对废水中锌的去除率关系图；图3是本专利技术高效吸附剂的不同pH对废水中锰的去除率关系图；图4是本专利技术高效吸附剂的不同吸附剂量对废水中铅的去除率关系图；图5是本专利技术高效吸附剂的不同吸附剂量对废水中锌的去除率关系图；图6是本专利技术高效吸附剂的不同吸附剂量对废水中锰的去除率关系图。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。本专利技术的高效吸附剂由以下重量比组分制成：可回收再利用的改性活性炭合成物60～90份，改性废弃农作物吸附剂9～18份，其中，可回收再利用的改性活性炭合成物制备：将10.0g已经经过去离子水净化的木质活性炭粉放入浓度为0.1147mol/L且溶液容量为1L的十二烷基苯磺酸钠SDBS溶液中，超声5～6min，以130rpm～150rpm震荡室温下水浴反应40小时后，加入1L的同等浓度的十二烷基苯磺酸钠SDBS溶液和1L浓度为0.2mol/L的盐酸溶液，超声20～30s，边搅拌边加入放入5g木薯纤维粉和浓度为4.6g邻苯二甲酸酐，在温度60～85℃(优选75℃)超声波时间30min，而后以130rpm～150rpm震荡室温下水浴反应5～8小时(优选6小时)后，反应过程保持均匀搅拌，达到反应时间后，将产物冷却至室温，过滤并洗涤，在50～70℃(优选60℃)烘箱中干燥20～30h(优选25小时)，得到改性活性炭合成物。在此过程中，超声频率和功率选择40kHz、300W或50kHz、250W；所用的木薯纤维粉制备过程是：将5g木薯渣预处理(干燥75℃，10h，粉碎过筛50目)，加入50mL蒸馏水煮沸3min，使得木薯渣中淀粉充分糊化，然后按原料质量的10倍，加入一定浓度的α-淀粉酶，于60℃和一定功率超声波下，酶解一定时间，灭酶(100℃，5min)，离心(4000r/min，10min)，弃去上清液，加入一定浓度的氢氧化钠溶液(料液比1:10g/mL)，于70℃的条件下碱解一定时间，洗涤、过滤、干燥(65℃，8h)，粉碎后得到木薯渣纤维粉。本专利技术先是利用十二烷基苯磺酸钠对活性炭进行结构改性，得到的炭-SDBS，其改性活性炭结构性能(表面积，孔体积等)较改性前得到改进，在活性炭改性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效吸附剂，其特征在于，该高效吸附剂由以下重量比组分制成：可回收再利用的改性活性炭合成物60～90份，改性废弃农作物吸附剂9～18份。

【技术特征摘要】
1.一种高效吸附剂，其特征在于，该高效吸附剂由以下重量比组分制成：可回收再利用的改性活性炭合成物60～90份，改性废弃农作物吸附剂9～18份。2.根据权利要求1所述的高效吸附剂，其特征在于，所述改性活性炭合成物是由将10.0g已经经过去离子水净化的木质活性炭粉放入浓度为0.1147mol/L且溶液容量为1L的十二烷基苯磺酸钠SDBS溶液中，超声5～6min，以130rpm～150rpm震荡室温下水浴反应40小时后，加入1L的同等浓度的十二烷基苯磺酸钠SDBS溶液和1L浓度为0.2mol/L的盐酸溶液，超声20～30s，边搅拌边加入放入5g木薯纤维粉和浓度为4.6g邻苯二甲酸酐，在温度60～85℃超声波时间30min，而后以130rpm～150rpm震荡室温下水浴反应5～8小时后，反应过程保持均匀搅拌，达到反应时间后，将产物冷却至室温，过滤并洗涤，在50～70℃烘箱中干燥20～30h制得。3.根据权利要求1所述的高效吸附剂，其特征在于，所述的改性废弃农作物吸附剂为蔗渣纤维素吸附剂或改性的玉米秸秆吸附剂。4.根据权利要求3所述的高效吸附剂，其特征在于，所述蔗渣纤维素吸附剂由以下重量比组分制成：羧基化蔗渣半纤维素80～90份、磷酸纤维素稻秆粉10～20份、淀粉5～10份。5.根据权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄喜寿，叶凡，陈志明，段绍恒，蓝雪华，陶胜康，凌慧娇，
申请(专利权)人：广西壮族自治区环境保护科学研究院，
类型：发明
国别省市：广西,45