一种重金属废水吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种重金属废水吸附剂及其制备方法，属于废水处理设备技术领域。本发明专利技术通过对秸秆纤维进行汽爆再改性，并将改性后的纤维掺入聚乙烯醇和壳聚糖的符合泡沫凝胶中，进行反复冻融循环处理后，再经过高锰酸钾氧化处理，最后碱浸改性，最终制得吸附性能极佳的重金属废水吸附剂。

【技术实现步骤摘要】
一种重金属废水吸附剂及其制备方法
本专利技术涉及一种重金属废水吸附剂及其制备方法，属于废水处理设备

技术介绍
目前，电镀是当今全球三大污染工业之一。我国每年排出的电镀废水约有40亿立方米，相当于几个大中城市的自来水供水量。其中约有50％电镀废水未达到国家排放标准，废水中含有重金属离子、有机化合物和无机化合物等有害物质，这些物质进入环境必定会对生态环境及人类产生广泛而严重的危害。电镀废水中重金属废水的处理方法按照处理过程中采用的主要环节可以分为三大类：物理法、化学法和生物法。吸附法是利用多孔性吸附剂将含重金属废水中的金属离子吸附于表面，达到从水中分离的目的。但大部分吸附剂吸附时间较长，吸附速率较低，吸附容量不高。有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种重金属废水吸附剂及其制备方法，使其更具有产业上的利用价值。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种重金属废水吸附剂及其制备方法。本专利技术的一种重金属废水吸附剂，所述吸附剂是将凝胶块循环冷冻融化后制得的；所述凝胶块是通过聚乙烯醇和蒸馏水、十二烷基苯磺酸钠、壳聚糖混合反应制得的。本专利技术以表面活性剂十二烷基苯磺酸钠为发泡剂联合冻融循环方法制备了聚乙烯醇壳聚糖复合型泡沫，这种泡沫具有大网络结构和大量的氨基与羟基，本身孔容量大，比表面积大，吸附性能强，对金属离子具有很强的吸附去除性能；进一步的，所述凝胶块中还可以添加汽爆产物；所述汽爆产物是由水稻秸秆蒸汽爆破后制得的。本专利技术将水稻秸秆进行汽爆处理，利用高温高压使水分子挤入组织纤维中，破坏各纤维之间的分子间作用力、氢键作用等粘结作用，水蒸气释放后纤维之间的水分子脱离，从而使水稻秸秆中纤维素、蛋白质以及其它成分分离，分离得到松散、比表面积高的秸秆纤维，初步提高纤维表面粗糙度，暴露更多的活性吸附位点，增加纤维的重金属吸附能力；进一步的，所述汽爆产物还可以经过微生物发酵改性；所述发酵改性所用微生物为乳杆菌、糖多孢菌和葡萄球菌。本专利技术通过三种产酸菌的协同发酵处理，在发酵的过程中，三种微生物相互竞争刺激，大量产酸，通过微生物产生的有机酸对汽爆秸秆纤维表面进行改性，改性作用使得秸秆内部秸秆充分暴露，同时不规则裂缝和孔洞遍布表层结构，破坏了秸秆外表皮蜡质层，增加了纤维表面的粗糙度和混乱度，促使更多数量的铅、镉离子与稻秆接触，而内部结构的外露也增加了有效活性功能基的数量而利于增加金属离子与其发生交互作用的几率，由于纤维角质层在改性过程中被酸液溶蚀破坏，布满硅质细胞和栓质细胞的该层组织完全暴露，同时大量突起状结构增加了吸附材料的比表面积，硅质细胞和栓质细胞富含Si-O-和Si-CH3-，这些极性基团有利于对重金属离子产生吸附作用，从而极大提高改性纤维的重金属离子吸附性能；而且本专利技术还将改性秸秆纤维掺入了聚乙烯醇壳聚糖复合泡沫中，通过改性秸秆本身的金属离子吸附性能增强复合泡沫的金属离子吸附效果。进一步的，所述发酵改性的温度为35～45℃，发酵改性的时间为3～5天。进一步的，所述凝胶块冷冻循环冷冻融化后还经过氧化和碱浸改性；所述氧化是通过高锰酸钾溶液反应得到；所述碱浸是通过氢氧化钠溶液浸泡得到。本专利技术最后将吸附剂粗品用高锰酸钾溶液氧化，使得吸附剂粗品中的大量羟基被氧化成羧基基团，再在碱性条件下改性，在碱性溶液中这些羟基会反应形成-COO(-)，从而使得吸附剂整体具有负电性，可以通过电性吸引废水中的正电性的金属离子，进一步提高了吸附剂的吸附去除效果。一种重金属废水吸附剂的制备方法，具体制备步骤为：将吸附剂粗品和质量分数为30％的高锰酸钾溶液按质量比为1:10混合后搅拌氧化反应3～5h，搅拌氧化反应结束后过滤分离得到滤饼，用去离子水清洗后继续放入浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液中，用超声震荡仪以25～35kHz的频率超声震荡反应5～6h，反应结束后，过滤分离得到反应滤渣，自然晾干后即得重金属废水吸附剂。进一步的，所述吸附剂粗品的制备步骤为：(1)按质量比为1:10将聚乙烯醇和蒸馏水混合后加热升温至100～120℃，搅拌溶解2～3h，得到聚乙烯醇溶液，接着按质量比为10:1:3:2将聚乙烯醇溶液、十二烷基苯磺酸钠、壳聚糖和改性秸秆纤维混合后放入反应釜中，以300～400r/min的转速搅拌反应6～8h，得到凝胶块；(2)将上述得到的凝胶块放入冷冻装置中，在-20℃下冷冻过夜，在室温下解冻，如此循环冷冻解冻3次，得到成型坯体，将成型块切成尺寸为0.5cm×0.5cm×0.5cm的立方体，即得吸附剂粗品；进一步的，所述改性秸秆纤维的制备步骤为：按重量份数计，称取100～120份上述汽爆产物和、3～5份乳杆菌、1～2份糖多孢菌、2～4份葡萄球菌、80～100份去离子水和8～10份葡萄糖混合均匀后放入发酵罐中，密封发酵罐在35～45℃下静置发酵3～5天，发酵结束后过滤分离得到滤渣，用去离子水冲洗3～5遍后干燥，得到改性秸秆纤维。进一步的，所述汽爆产物的制备步骤为：称取水稻秸秆放入蒸汽爆破罐中，向爆破罐中充入温度为120～140℃的水蒸气，直至罐内气压升高至0.9～1.2MPa，密闭爆破罐，恒温恒压静置30～40min，静置后打开爆破罐释放水蒸气得到汽爆产物。借由上述方案，本专利技术至少具有以下优点：(1)本专利技术将水稻秸秆进行汽爆处理，利用高温高压使水分子挤入组织纤维中，破坏各纤维之间的分子间作用力、氢键作用等粘结作用，水蒸气释放后纤维之间的水分子脱离，从而使水稻秸秆中纤维素、蛋白质以及其它成分分离，分离得到松散、比表面积高的秸秆纤维，初步提高纤维表面粗糙度，暴露更多的活性吸附位点，增加纤维的重金属吸附能力；(2)本专利技术通过三种产酸菌的协同发酵处理，在发酵的过程中，三种微生物相互竞争刺激，大量产酸，通过微生物产生的有机酸对汽爆秸秆纤维表面进行改性，改性作用使得秸秆内部秸秆充分暴露，同时不规则裂缝和孔洞遍布表层结构，破坏了秸秆外表皮蜡质层，增加了纤维表面的粗糙度和混乱度，促使更多数量的铅、镉离子与稻秆接触，而内部结构的外露也增加了有效活性功能基的数量而利于增加金属离子与其发生交互作用的几率，由于纤维角质层在改性过程中被酸液溶蚀破坏，布满硅质细胞和栓质细胞的该层组织完全暴露，同时大量突起状结构增加了吸附材料的比表面积，硅质细胞和栓质细胞富含Si-O-和Si-CH3-，这些极性基团有利于对重金属离子产生吸附作用，从而极大提高改性纤维的重金属离子吸附性能；(3)本专利技术以表面活性剂十二烷基苯磺酸钠为发泡剂联合冻融循环方法制备了聚乙烯醇壳聚糖复合型泡沫，这种泡沫具有大网络结构和大量的氨基与羟基，本身孔容量大，比表面积大，吸附性能强，对金属离子具有很强的吸附去除性能，而且本专利技术还将改性秸秆纤维掺入了聚乙烯醇壳聚糖复合泡沫中，通过改性秸秆本身的金属离子吸附性能增强复合泡沫的金属离子吸附效果；(4)本专利技术还将改性秸秆纤维掺入了聚乙烯醇壳聚糖复合泡沫中，通过改性秸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种重金属废水吸附剂，其特征在于：所述吸附剂是将凝胶块循环冷冻融化后制得的；/n所述凝胶块是通过聚乙烯醇和蒸馏水、十二烷基苯磺酸钠、壳聚糖混合反应制得的。/n

【技术特征摘要】
1.一种重金属废水吸附剂，其特征在于：所述吸附剂是将凝胶块循环冷冻融化后制得的；
所述凝胶块是通过聚乙烯醇和蒸馏水、十二烷基苯磺酸钠、壳聚糖混合反应制得的。


2.根据权利要求1所述的一种重金属废水吸附剂，其特征在于：所述凝胶块中还可以添加汽爆产物；
所述汽爆产物是由水稻秸秆蒸汽爆破后制得的。


3.根据权利要求2所述的一种重金属废水吸附剂，其特征在于：所述汽爆产物还可以经过微生物发酵改性；
所述发酵改性所用微生物为乳杆菌、糖多孢菌和葡萄球菌。


4.根据权利要求3所述的一种重金属废水吸附剂，其特征在于：所述发酵改性的温度为35～45℃，发酵改性的时间为3～5天。


5.根据权利要求1所述的一种重金属废水吸附剂，其特征在于：所述凝胶块冷冻循环冷冻融化后还经过氧化和碱浸改性；
所述氧化是通过高锰酸钾溶液反应得到；
所述碱浸是通过氢氧化钠溶液浸泡得到。


6.一种重金属废水吸附剂的制备方法，其特征在于：具体制备步骤为：
将吸附剂粗品和质量分数为30％的高锰酸钾溶液按质量比为1:10混合后搅拌氧化反应3～5h，搅拌氧化反应结束后过滤分离得到滤饼，用去离子水清洗后继续放入浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液中，用超声震荡仪以25～35kHz的频率超声震荡反应5～6h，反应结束后，过滤分离得到反应滤渣，自然晾干后即得重金属废水吸附剂。


7.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵先辉，候敬义，彭勇，
申请(专利权)人：镇江市和云工业废水处置有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32