一种利用鸡粪生物炭吸附去除废水中镉离子的方法技术

本发明专利技术是关于一种利用鸡粪生物炭吸附去除废水中镉离子的方法，包括：将鸡粪生物炭研磨并过筛后，与含镉离子的废水混合，调节pH值，进行吸附；其中，所述鸡粪生物炭为鸡粪在无氧条件下经高温热解得到。本发明专利技术先对鸡粪进行简单的预处理，然后在无氧条件下热解即可得到鸡粪生物炭。本发明专利技术的方法具有工艺简单，原料来源广泛、成本低廉、安全性高、利废环保等优势。本发明专利技术制得的鸡粪生物炭用于去除废水中镉离子，与其它吸附材料相比，鸡粪生物炭对废水中镉离子的吸附效果好，在常温短时间内，即可达到吸附平衡。

A method of adsorbing and removing cadmium ion from wastewater by chicken manure biochar

The invention relates to a method for adsorbing and removing cadmium ion from wastewater by using chicken manure biochar, which includes grinding and sieving chicken manure biochar, mixing with wastewater containing cadmium ion, adjusting pH value, and adsorbing it. The chicken manure biochar is obtained by pyrolysis of chicken manure under anaerobic conditions at high temperature. The invention first carries out simple pretreatment of chicken manure and then pyrolysis under anaerobic conditions to obtain chicken manure biochar. The method of the invention has the advantages of simple process, wide source of raw materials, low cost, high safety, waste and environmental protection, etc. The chicken manure biochar prepared by the invention is used for removing cadmium ion in wastewater. Compared with other adsorption materials, the chicken manure biochar has good adsorption effect on cadmium ion in wastewater, and the adsorption equilibrium can be achieved within a short time at room temperature.

【技术实现步骤摘要】
一种利用鸡粪生物炭吸附去除废水中镉离子的方法
本专利技术属于废水处理
，具体涉及一种利用鸡粪生物炭吸附去除废水中镉离子的方法。
技术介绍
镉(Cd)是一种具有高度生物毒性的重金属，是环境中的主要污染物，它可以在食物链中积累，对人体健康造成损害，如长时间暴露会导致高血压、贫血、骨质和肾脏损伤。研究表明，镉具有难降解、毒性大、易积累等特点，会对生态环境和生物体造成严重危害。因此，将重金属镉离子Cd(Ⅱ)从废水中去除是至关重要的。近年来，镉的去除受到越来越多的关注。粪污处理一直是现代养鸡未能有效解决的技术难题之一，成为长期以来困扰养殖届的一大棘手问题。鸡摄入的饲料并没有完全消化吸收，约有40％-70％的营养物被排出体外。虽然鸡粪在所有禽畜粪便当中养分是最高的，但是鸡粪不被处理或腐熟而直接施用到作物上，则存在很大的害处及隐患：直接施在土壤中，在合适条件下发酵并产生大量的热量，烧毁作物根系。同时鸡粪本身带有大量病菌，给作物带来病害隐患。鸡粪是严重的污染源，在一些养殖场成为累赘和负值，但经过科学的处理合理的利用，又能变废为宝，产生可观的经济效益，在养殖效益日益低下今天，能够提高养殖场生存竞争和可持续发展的能力。因此，如何将鸡粪进行无害化处理显得尤为重要。目前，鸡粪的加工处理方式五花八门、多种多样，各有优劣，但至今处理技术还不尽完美。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于，提供一种利用鸡粪生物炭吸附去除废水中镉离子的方法，所要解决的技术问题是通过对鸡粪进行资源化处理，既能防止和消除粪便污染，又能去除废水中镉离子，达到“循环经济、节约能源、以废治废、变废为宝”的目的。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种利用鸡粪生物炭吸附去除废水中镉离子的方法，包括：将鸡粪生物炭研磨并过筛后，与含镉离子的废水混合，调节pH值，进行吸附；其中，所述鸡粪生物炭为鸡粪在无氧条件下经高温热解得到。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。优选的，前述的利用鸡粪生物炭吸附去除废水中镉离子的方法，其中在所述含镉离子的废水中，镉离子的质量浓度为5-200mg/L，背景电解质为NaNO3。优选的，前述的利用鸡粪生物炭吸附去除废水中镉离子的方法，其中所述鸡粪生物炭的制备方法包括：对鸡粪进行预处理，所述预处理包括除杂、自然风干、粉碎、过筛和烘干；在N2保护下，对所述预处理后的鸡粪进行热解，得到鸡粪生物炭。优选的，前述的利用鸡粪生物炭吸附去除废水中镉离子的方法，其中所述烘干的温度为100-150℃。优选的，前述的利用鸡粪生物炭吸附去除废水中镉离子的方法，其中所述热解的初始温度为60℃，升温时间为1h。优选的，前述的利用鸡粪生物炭吸附去除废水中镉离子的方法，其中所述热解的温度为200-800℃，所述热解的时间为1-3h。优选的，前述的利用鸡粪生物炭吸附去除废水中镉离子的方法，其中所述吸附的温度为15-35℃，所述吸附的时间为0-24h。优选的，前述的利用鸡粪生物炭吸附去除废水中镉离子的方法，其中所述pH值为4.5-6.5。优选的，前述的利用鸡粪生物炭吸附去除废水中镉离子的方法，其中所述pH值用0.1mol/LHNO3或0.1mol/LNaOH调节。优选的，前述的利用鸡粪生物炭吸附去除废水中镉离子的方法，其中按照式(1)进行计算，得到镉离子的吸附容量，式(1)中，Qe(mg/g)为镉离子的吸附容量，Co(mg/L)为废水中镉离子的初始浓度，Ce(mg/L)为废水中镉离子的平衡浓度，V(L)为含镉离子的废水的体积；m(g)为鸡粪生物炭的质量。借由上述技术方案，本专利技术提出了一种利用鸡粪生物炭吸附去除废水中镉离子的方法，其至少具有下列优点：1、本专利技术利用鸡粪生物炭吸附去除废水中镉离子，在200℃、400℃、600℃和800℃下热解得到的鸡粪生物炭对Cd(Ⅱ)的最大吸附容量分别为45.500mg/g、49.1667mg/g、52.015mg/g和49.335mg/g，可见，在600℃下热解得到的鸡粪生物炭对Cd(Ⅱ)的吸附能力最强。与其它吸附材料相比，鸡粪生物炭对废水中镉离子的吸附效果好，在常温短时间内，即可达到吸附平衡。在有效利用鸡粪废弃物的同时，处理废水中重金属Cd(Ⅱ)污染，提出了“以废治废”的治理污染新思路，很好的达到利废环保的作用。2、本专利技术对鸡粪进行预处理，所述预处理包括除杂、自然风干、粉碎、过筛和烘干；在N2保护下，对预处理后的鸡粪进行热解，得到鸡粪生物炭。本专利技术先对鸡粪进行简单的预处理，然后在无氧条件下热解即可得到鸡粪生物炭。随着热解温度的升高，鸡粪生物炭的pH值逐渐增加，产率逐渐减少，灰分逐渐增加，当热解温度为800℃时，产率最低，较200℃相比，产率降低了49.13％，而此温度下，灰分最高，为64.63％。该制备方法具有工艺简单，原料来源广泛、成本低廉、安全性高、利废环保等优势。3、本专利技术通过对鸡粪进行资源化处理，既能防止和消除粪便污染，又能去除废水中镉离子，与其它吸附材料相比，鸡粪生物炭对废水中镉离子的吸附效果好，在常温短时间内，即可达到吸附平衡，同时也达到“循环经济、节约能源、以废治废、变废为宝”的目的。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1是本专利技术鸡粪生物炭的产率图；图2是本专利技术鸡粪生物炭的有效态含量图；图3是本专利技术鸡粪生物炭的热重-差热同步热分析(TG-DTA)图；图4是本专利技术鸡粪生物炭的XRD分析图；图5是本专利技术鸡粪生物炭的FTIR谱图；图6是本专利技术鸡粪生物炭Cd(II)的动力学模拟曲线图；图7是本专利技术鸡粪生物炭在15℃对Cd(II)吸附的等温模拟图；图8是本专利技术鸡粪生物炭在25℃对Cd(II)吸附的等温模拟图；图9是本专利技术鸡粪生物炭在35℃对Cd(II)吸附的等温模拟图；图10是本专利技术鸡粪生物炭对Cd(II)吸附后的FTIR谱图；图11是本专利技术鸡粪生物炭对Cd(II)的吸附前的拉曼光谱图；图12是本专利技术鸡粪生物炭对Cd(II)的吸附后的拉曼光谱图；图13是本专利技术鸡粪生物炭对Cd(II)的吸附前的固体核磁共振图；图14是本专利技术鸡粪生物炭对Cd(II)的吸附后的固体核磁共振图。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术提出的一种利用鸡粪生物炭吸附去除废水中镉离子的方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。本专利技术的一个实施例提出了一种利用鸡粪生物炭吸附去除废水中镉离子的方法，包括：将鸡粪生物炭研磨并过筛后，与含镉离子的废水混合，调节pH值，进行吸附；其中，所述鸡粪生物炭为鸡粪在无氧条件下经高温热解得到。本专利技术利用鸡粪生物炭吸附去除废水中镉离子，与其它吸附材料相比，鸡粪生物炭对废水中镉离子的吸附效果好，在常温短时间内，即可达到吸附平衡。在有效利用鸡粪废弃物的同时，处理废水中重金属Cd(Ⅱ)污染，提出了“以废治废”的治理污染新思路，很好的达到利本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用鸡粪生物炭吸附去除废水中镉离子的方法，其特征在于，包括：将鸡粪生物炭研磨并过筛后，与含镉离子的废水混合，调节pH值，进行吸附；其中，所述鸡粪生物炭为鸡粪在无氧条件下经高温热解得到。

【技术特征摘要】
1.一种利用鸡粪生物炭吸附去除废水中镉离子的方法，其特征在于，包括：将鸡粪生物炭研磨并过筛后，与含镉离子的废水混合，调节pH值，进行吸附；其中，所述鸡粪生物炭为鸡粪在无氧条件下经高温热解得到。2.根据权利要求1所述的利用鸡粪生物炭吸附去除废水中镉离子的方法，其特征在于，在所述含镉离子的废水中，镉离子的质量浓度为5-200mg/L，背景电解质为NaNO3。3.根据权利要求1所述的利用鸡粪生物炭吸附去除废水中镉离子的方法，其特征在于，所述鸡粪生物炭的制备方法包括：对鸡粪进行预处理，所述预处理包括除杂、自然风干、粉碎、过筛和烘干；在N2保护下，对所述预处理后的鸡粪进行热解，得到鸡粪生物炭。4.根据权利要求3所述的利用鸡粪生物炭吸附去除废水中镉离子的方法，其特征在于，所述烘干的温度为100-150℃。5.根据权利要求3所述的利用鸡粪生物炭吸附去除废水中镉离子的方法，其特征在于，所述热解的初始温度为60℃，升温时间为1h。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙约兵，闫翠侠，徐应明，迪娜·吐尔生江，王农，
申请(专利权)人：农业农村部环境保护科研监测所，新疆农业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12