本发明专利技术公开一种褐煤提质副产物的去除低浓度重金属的低成本吸收剂及其制备方法、应用。以褐煤提质后的小颗粒(废弃物)为原材料，通过水蒸汽活化法制备褐煤基活性炭(LAC)，然后在其表面通过聚丙烯酸(PAA)原位聚合引入酸性表面基团而得到低成本吸附剂LAC/PAA，其中原位聚合包括硝酸预处理、PAA原位接枝、烘干和固化步骤。该吸附剂应用于水处理或空气净化。本发明专利技术产品含有活性炭本身的微孔及中孔结构，使其兼具吸附功能；与普通净水厂用活性炭相比(pH＝6～10)，由于其表面酸性基团增加(pH＝4.8)，从而获得了吸附去除重金属的功能。该产品以废弃物为原料，生产成本低，环境友好性、经济效益好且节约资源，对推动社会可持续发展具有积极的意义。
Low-cost absorbent for removing low-concentration heavy metals based on by-products of lignite upgrading and its preparation method and Application
【技术实现步骤摘要】
基于褐煤提质副产物的去除低浓度重金属的低成本吸收剂及其制备方法、应用
本专利技术涉及活性炭制备及改性
，特别涉及一种褐煤提质副产物的去除低浓度重金属的低成本吸收剂及其制备方法、应用。
技术介绍
用于从稀释的水溶液中除去重金属的常用方法包括化学沉淀、过滤、吸附(活性炭，多壁碳纳米管，飞灰，沸石，高岭石和树脂等)、氧化、还原、离子交换、电解法，膜分离法和基因工程法等[8]。其中，化学沉淀是一种简单有效的方法，适用于处理大量水，并被广泛使用[19]；此外，吸附因操作过程灵活、经济效率较高，是另一种最有效的去除重金属的方法[8,20]，尤其是含酸性表面官能的团活性炭，它可以在非常低的浓度吸附金属[11,21]。至于其他方法，由于处理成本高，实际应用中有许多问题需要解决，限制了它们的应用和发展[22,23]。考虑到饮用水应急污染处理的特点(大量水、浓度低)，以褐煤提质副产物(一种废物)为原材料开发了一种低成本去除低浓度重金属的吸附剂LAC/PAA。参考文献：[1]Goovaerts,P.Thedrinkingwatercontaminationcrisisinflint:modelingtemporaltrendsofleadlevelsincereturningtodetroitwatersystem.Sci.TotalEnviron2017,581,66-79,DOI:10.1016/jscitotenv.2016.09.207.[2]Grigoropoulou,G.,Stathi,P.,Karakassides,M.A.,Louloudi,M.,&;Deligiannakis,Y.FunctionalizedSio2,withN-,S-containingligandsforPb(II)andCd(II)adsorption.ColloidSurf.A:Phys.Eng.Asp.2008320(1),25-35.[3]Ayangbenro,A.S.,Babalola,O.O.Anewstrategyforheavymetalpollutedenvironments:areviewofmicrobialbiosorbents.Int.J.Environ.Res.PublicHealth2017,14(1),94,DOI:10.3390/ijerph14010094.[4]Li,C.,Liu,M.,Hu,Y.,Gong,J.,Sun,F.,&Xu,Y.Characterizationandfirstflushanalysisinroadandroofrunoffinshenyang,China.WaterSci.Technol.201470(3),397-406,doi:10.2166/wst.2014.203.[5]Kraus,U.,Wiegand,J.Long-termeffectsoftheaznalcóllarminespill-heavymetalcontentandmobilityinsoilsandsedimentsoftheguadiamarrivervalley(SWspain).Sci.TotalEnviron2006,367(2-3),855-871.[6]Zhao,X.M.,Yao,L.A.,Ma,Q.L.,Zhou,G.J.,Wang,L.,Fang,Q.L.,XuZC.DistributionandecologicalriskassessmentofcadmiuminwaterandsedimentinLongjiangRiver,China:implicationonwaterqualitymanagementafterpollutionaccident.Chemosphere2018,194,107-116,https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2017.11.127.[7]Qu,J.,Meng,X.,Ye,X.,You,H.Characteristicvariationandoriginalanalysisofemergentwatersourcepollutionaccidentsinchinabetween1985and2013.EnvironSci.PollutRes.2016,23,19675-19685,DOI:10.1007/s11356-016-7164-5.[8]Song,M.,Wei,Y.,Cai,S.,Yu,L.,Zhong,Z.,Jin,B.StudyonadsorptionpropertiesandmechanismofPb2+withdifferentcarbonbasedadsorbents.Sci.TotalEnviron2018,618,1416-1422,https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.09.268.[9]Xiao,R.,Bai,J.,Huang,L.,Zhang,H.,Cui,B.,Liu,X.Distributionandpollution,toxicityandriskassessmentofheavymetalsinsedimentsfromurbanandruralriversofthepearlriverdeltainsouthernchina.Ecotoxicology2013,22,1564-1575,DOI10.1007/s10646-013-1142-1.[10]Yin,S.,Feng,C.,Li,Y.,Yin,L.,Shen,Z.HeavymetalpollutioninthesurfacewateroftheYangtzeestuary:a5-yearfollow-upstudy.Chemosphere2015,138,718-725,https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2015.07.060.[11]Li,Z.,Chang,X.,Hu,Z.,Huang,X.,Zou,X.,Wu,Q.,Nie,R.Zincon-modifiedactivatedcarbonforsolid-phaseextractionandpreconcentrationoftraceleadandchromiumfromenvironmentalsamples.J.Hazard.Mater.2009,166,133-137,https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2008.11.006.[12]Liu,W.R.,Guo,Q.W.,Yang,R.B.,Xu,Z.C.,Zeng,D.Experimentalstudiesonstabilityofflocsfromcadmiumpollutionemergencytreatment.Environ.Sci.2013,34,1797-1801(inChinese).[13]Lan,Y.,Liang,R.,Zhao,X.,Ma,Q.,Xu,Z.,X.U.,Gou,T.,Wang,L.,Zhuo,Q.Impactsofe本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.褐煤提质副产物的去除低浓度重金属的低成本吸收剂的制备方法，其特征在于，以褐煤提质副产物为原材料，通过气体活化法制备LAC，在此基础上，通过原位接枝聚丙烯酸而得到吸附剂LAC/PAA；具体包括如下步骤：1)以褐煤提质后的小颗粒为原料，采用水蒸气活化法进行活化(1)水蒸气用量：2～16kg水蒸气/kg LAC；(2)活化升温速率：小于5～15℃/min；(3)活化反应：活化温度在500‑850℃，活化时间为1‑3.5h，制备出LAC；2)LAC/PAA是通过HNO3预处理，PAA接枝，干燥和固化(1)预处理LAC：首先，用10％～20％HNO3(v/v)溶液预处理LAC30～60分钟；然后用去离子水反复洗涤直至溶液pH不变；将预处理的LAC在105℃下干燥3小时以除去水分，之后将其置于干燥器中冷却后备用；(2)在室温下将预处理后的LAC与1％～5％PAA混合来进行PAA的原位接枝得到混合物；(3)将混合物在105℃下干燥3小时以除去水分，然后在170～200℃下固化1小时，得到LAC/PAA，置于干燥器中冷却后使用。
【技术特征摘要】
1.褐煤提质副产物的去除低浓度重金属的低成本吸收剂的制备方法，其特征在于，以褐煤提质副产物为原材料，通过气体活化法制备LAC，在此基础上，通过原位接枝聚丙烯酸而得到吸附剂LAC/PAA；具体包括如下步骤：1)以褐煤提质后的小颗粒为原料，采用水蒸气活化法进行活化(1)水蒸气用量：2～16kg水蒸气/kgLAC；(2)活化升温速率：小于5～15℃/min；(3)活化反应：活化温度在500-850℃，活化时间为1-3.5h，制备出LAC；2)LAC/PAA是通过HNO3预处理，PAA接枝，干燥和固化(1)预处理LAC：首先，用10％～20％HNO3(v/v)溶液预处理LAC30～60分钟；然后用去离子水反复洗涤直至溶液pH不变；将预处理的LAC在105℃下干燥3小时以除去水分，之后将其置于干燥器中冷却后备用；(2)在室温下将预处理后的LAC与1％～5％PAA混合来进行PAA的原位接枝得到混合物；(3)将混合物在105℃下干燥3小时以除去水分，然后在170～200℃下固化1小时，得到LAC/PAA，置于干燥器中冷却后使用。2.根据权利要求1所述的褐煤提质副产物的去...
【专利技术属性】
技术研发人员：董丽华，刘婧，潘淑杰，张光辉，顾平，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12
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