一种利用生物材料制作重金属过滤吸附型材的方法技术

一种利用生物材料制作重金属过滤吸附型材的方法，属于吸附材料领域。本发明专利技术采用生物质粉末颗粒为原料，经过一系列表面修饰处理和润湿，即可借助各种常见形状的模具制作出具有良好形状和尺寸及空间结构的型材器件。成型过程不用任何无机或有机的粘接剂，避免了成本的增加，又保证了其良好的吸附性能不受减损或破坏，仅借助压力、加热、水和石子材料的综合作用，就实现了生物质材料的成型化固结与良好顺畅的渗水问题，为生物吸附材料的型材化实现和功能化实用提供了良好的解决方案。

A Method of Making Heavy Metal Filtration and Adsorption Profiles from Biological Materials

The invention relates to a method for making heavy metal filter adsorption profiles by using biological materials, which belongs to the field of adsorption materials. The invention uses biomass powder particles as raw materials, after a series of surface modification treatment and wetting, can produce profiles with good shape, size and spatial structure by means of various common shapes of dies. The forming process does not need any inorganic or organic adhesives, which avoids the increase of cost and ensures that its good adsorption performance is not damaged or destroyed. With the help of pressure, heating, water and stone materials, the forming consolidation and good and smooth water seepage of biomass materials are realized, which provides the profile realization and functional application of biomass adsorbents. Good solution.

【技术实现步骤摘要】
一种利用生物材料制作重金属过滤吸附型材的方法
本技术涉及一种生物吸附颗粒材料制作成大块体结构的型材化加工方法，具体是将生物吸附颗粒物材料经过一系列压制成型、带模烘干等操作后，得到具有一定形状(球、筒、棒、方块等)和尺度的新型块状器件，解决了生物吸附材料压型成块时由于浸水溶胀软化而堵塞难以顺畅渗水的问题，并因其材料本身的吸附性能而使该加工形成的大块型材也具有良好的吸附性能，可以方便地用于水中阳离子型重金属如铅、镉、镍、锌、铜、铁、钴、锰等吸附分离。技术背景自从20世纪中叶出现的震惊世界的“水俣病”和“痛痛病”事件以来，重金属污染引起的恶性危害事件不断地遭到披露和受到人们的日益关注。由于工业化程度较低，在全球产业链条上处于中低端的现实之限制，为了追求工业经济的高速发展，很多发展中国家实际上被迫采取“牺牲环境为代价换取GDP”的路子，这给所在国家或地区的人民居住环境包括水、土、气都带来了巨大的威胁和挑战。如果不从源头上加以严格设计和控制，任由有害物质进入生产和使用阶段，则后续带来的环境危害将会成几何级数的扩散和延伸，给当地人民的健康带来严重威胁。金属是国民经济发展的基础原材料，除了其优越的功能性外，往往还具有一些毒性，比如前面提及的水俣病和痛痛病就分别由金属汞、镉引起。这类对人类生命健康、人类生存所依赖的生态系统具有危害性和破坏性的金属元素，被称为有毒元素、危险金属，而这类金属元素多属于比重较大的元素，故而也被沿袭的习惯称为重金属。随着工业经济高速发展所导致的金属污染事件的频繁发生，对人们的生命安全健康问题造成的伤害曝光，科学研究的深入开展和科普理念的宣传，民众自我的安全防护意识觉醒和增强，以及工业发展起来的国家和政府有一定的经济实力来考虑环境问题的治理等现实形势的出现，使得对重金属污染引起的环境危害问题日益重视。这些新情况的出现，乃是我们生存的环境中重金属污染隐患得到关注、控制乃至最终解决的关键因素。由于重金属的普遍使用，在其采矿、选矿、冶炼、加工、报废再生等过程中，都可能会产生水、土、气等多种形式的污染，而且其含量从资源含量的角度而言，都是极低的，几乎没有经济价值，但是从环境危害的角度而言，则又是极高的，远远高于国家允许的安全标准，那么这样一来，如何选择合适的技术，使其能够经济高效地提取分离，从而使其毒性被及时阻止或者隔离，就成为非常重要的事情。这类重金属问题，突出的特点是：浓度极低，而赋存的载体体积量大。典型的就是含有低浓度重金属的各种工业废水，其中的有毒金属元素的浓度往往在几个～几十个mg/L级别，但是水量却非常巨大。以上是工业废水引起的污染隐患问题，还有一类则是我们的日常生活中常常不经意间接触到重金属，比如我国的铜制水龙头，由于采用黄铜材质，其中往往有部分铅在内，作为自来水的管阀部件，日益腐蚀而溶损出其中的铅，不断地被饮用而摄入人体，则会造成严重的人生伤害。部分地区的地表水，由于牲畜粪便的不规范处理，可能会导致其中的重金属铅、镉、锌等超标，因为喂养的饲料中就可能作为添加剂而加入的原料中含有超标的重金属。可见，在日常生活中，人们对重金属的接触，也是很普遍的，并不是遥不可及的。由于缺乏普遍的科学监测，这类问题发生的时候，往往防不胜防。比如，据美国《世界日报》、《时代周刊》、《今日美国》的新闻媒体报道，2015年美国密歇根州弗林特市居民的饮用水中，铅含量达到了可怕的13200ppb，比中毒线(10ppb)高了上千倍，导致当地居民血液中铅含量严重超标。弗林特水铅事件发生后，美国新闻界又开始对其他地区的供水展开调查，结果在短短几个月之内，查出了许多个与弗林特危机类似的水铅丑闻——2016年1月，美国俄亥俄州锡布灵镇的污水处理厂，被曝伪造水质检测报告，隐瞒事实，让当地8100名民众喝了数年的铅污染水。2016年7月，美国印第安纳州东芝加哥市，曝出废旧工厂建在住宅区，数千人遭水铅污染长达50年，在污染最严重的区域，土壤铅超标227倍。随着事件的发酵，2016年9月，美国自然资源保护协会(NRDC)，彻查了美国境内所有的自来水系统，结果令人难以接受——铅含量超标的自来水供水系统多达5300个，遭受铅污染的美国民众达到1800万。而在调查中，研究人员还发现，许多监管部门会使用作弊手段，例如买通环保署官员或检测人员，让不合格的水通过检测，因此，实际受铅污染人数预估为2.17亿，占美国的总人口的三分之二，事态可谓极端严重。美国新闻网站Vox，与华盛顿州卫生部合作，制作了一张美国的铅水调查示意图，其中以纽约、芝加哥等大型城市，饮用水中的铅污染最为严重。更糟的还在后面，媒体和科研人员的进一步调查，又揭露了更加恐怖的事实——美国境内销售的所有的水龙头也都含铅，许多地区的水质是安全的，但由于水龙头含铅，依旧造成了大量的铅中毒事件。由此，美国的铅水危机，变成了一个非常复杂的事情，波及到的利益之多，影响范围之广，短期内根本无法解决，现在的美国民众，只能继续饮用铅含量超标的自来水，美国的铅水危机，将成为美国民众长期声讨的，影响深远的社会问题。反观国内，居民饮用水的安全性同样不容乐观，2009年，住建部城市供水水质监测中心，调查了我国4457家城镇自来水厂的水质，合格率仅为58.2％。2005年，世界卫生组织，曾联合我国有关部门，调查了中国15个城市儿童铅损伤的情况，在被调查的1.7万名0至6岁的儿童中，铅中毒率高达10.45％，每10个该年龄段的中国城市儿童，就有一个铅中毒。另外，在水龙头方面，我国与美国的情况大致相同，市面上销售的水龙头，不管是铜质水龙头还是不锈钢水龙头，都必然含有铅成分——2012年8月，北京消费者协会抽查了50家，生产水龙头的企业，其中有48家被查出铅析出量超标。这一切，与我国尚不健全的法律法规有一定关系——中国疾控中心于1998年发布的，饮用水标准文件中，没有对铅析出量进行任何强制性的要求，同样的，我国建材行业颁布的，水龙头标准1043号文件中，也没有对“铅超标”制定强制性的标准。对于来源于工业废水以及周边生活环境中带来的重金属污染问题,不论在发达国家,还是广大发展中国家,实际上都是比较普遍存在的事情。由于金属作为基础材料，在很多产品中都会得到应用，因此而产生的金属污染情况的扩散问题，也就不再那么令人感到惊讶。以上美国的自来水含铅超标问题的存在，实际上对我们其他国家而言，是一个很好的警醒！正确的唯一态度乃是直面而寻找解决之道！视而不见，甚至故意掩盖的做法，都是极端错误而不负责任的。因此，如何对我们生命健康可能造成危害的金属污染问题，应该采取有效的应对措施来处理，才是积极正面的做法。考虑到饮用水乃是重金属进入人体最主要、最常见的途径和方式，因此，对水源中的微量重金属进行深度净化的先进技术，乃是具有重大意义的专利技术。现有的处理技术，如化学沉淀或絮凝，简单、有效，但是难于净化达到安全标准，且引起的水体pH值等指标波动变化大，不是理想的深度净化方法；膜分离难以有效地净化脱除水源中的重金属，而且成本高，产生含盐废水是对淡水资源的浪费；吸附是深度净化水中重金属的好方法，常见如离子交换树脂，对重金属的深度净化具有良好的作用，但是成本高、耐干扰差、容易中毒实效等弊病使得它也存在应用推广上限制，而无机矿物吸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用生物材料制作重金属过滤吸附型材的方法，其特征在于具体操作步骤如下：1)选取经过先期化学改性处理好后的生物吸附材料，经过破碎、筛分成粒度在‑10目～300目的粉末状；2)将其与水按照质量比例为1：1～10混合均匀后，浸泡保持至少1小时以上时间，然后将其注入一定形状的模具中，边注入填充加满，边推进压实，并在以上填充过程中均匀间隔地安放1～5cm尺寸大小的石子，以构成刚性的骨架结构，直至整个模具空间被填充密实，水分则通过模具自身的大量细孔流出；3)将以上填充好的模具固定好后，放入热风烘箱中，保持在不低于60℃的温度下进行脱水处理，在确认其脱水完成之后，取出；4)将取出的模具块拆卸开来，得到完整的具有预定形状的、具有一定强度的生物吸附颗粒材料压实块。将压实块安装在配套尺寸与形状的刚性外壳材料中，则得到实用化的过滤芯，投掷、浸泡或者安装固定在一定的接触水的场合，即可实现对水中重金属实现吸附净化的效果。

【技术特征摘要】
1.一种利用生物材料制作重金属过滤吸附型材的方法，其特征在于具体操作步骤如下：1)选取经过先期化学改性处理好后的生物吸附材料，经过破碎、筛分成粒度在-10目～300目的粉末状；2)将其与水按照质量比例为1：1～10混合均匀后，浸泡保持至少1小时以上时间，然后将其注入一定形状的模具中，边注入填充加满，边推进压实，并在以上填充过程中均匀间隔地安放1～5cm尺寸大小的石子，以构成刚性的骨架结构，直至整个模具空间被填充密实，水分则通过模具自身的大量细孔流出；3)将以上填充好的模具固定好后，放入热...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄凯，张扬忠，王耀耀，黄海芳，李亚晴，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11