一种高效处理铬废水的活性炭、制备方法及应用技术

本发明专利技术属于水处理技术领域，尤其是涉及一种高效处理铬废水的活性炭、制备方法及应用，所述制备方法包括如下步骤：S1、割取麦冬草于30~105

【技术实现步骤摘要】
一种高效处理铬废水的活性炭、制备方法及应用


[0001]本专利技术属于水处理
，尤其是涉及一种高效处理铬废水的活性炭、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]工业采矿、选矿、冶炼等过程中产生的大量含铬废水是铬污染物的主要来源，由此还会造成水源、土壤污染。铬对于人体的危害极大，其中六价铬的毒性远远大于三价铬（Sidney, A, Katz, et al. The toxicology of chromium with respect to its chemical speciation: A review[J]. Journal of Applied Toxicology, 1993, 13(3):217
‑
224.）。
[0003]目前用于处理铬的方法主要有吸附法、沉淀法、氧化还原法和离子交换法，而使用最多的是吸附法。
[0004]虽然已研究出大量的新型吸附剂，但活性炭由于成本低，性能优异，制作方便，工艺成熟等优点使得其于污水处理领域的地位仍不可替代。而对于带负电荷的铬酸根而言，活性炭表面由于带有大量的负电荷，会因静电排斥作用而导致对铬吸附能力弱的问题，性能较好的活性炭对于铬的吸附容量也只有100 mg/g左右，这说明活性炭对于铬的吸附能力上仍有较大的可提升空间。
[0005]另外研究表明活性炭在有盐离子，如Na
+
、Ca
2+
等存在时对铬的吸附能力会大大降低（魏俊. 生物炭负载羟基磷灰石复合材料对重金属吸附的研究[D].安徽: 安庆师范大学, 安徽.），但是这些盐离子是废水中不可避免的。因此对于活性炭选择性吸附能力也提出了更高的要求。

技术实现思路

[0006]本专利技术的第一个目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种以麦冬草为原料的活性炭的制备方法。
[0007]为此，本专利技术的上述目的通过以下技术方案实现：一种以麦冬草为原料的活性炭的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：S1、割取麦冬草于30 ~ 105
o
C下干燥；S2、将干燥后的麦冬草放置于KOH中浸泡活化；S3、将活化后的麦冬草取出于105
o
C下干燥；S4、干燥后的麦冬草置于马弗炉中进行炭化；S5、炭化后，在室温下自然冷却，用盐酸酸洗，再用蒸馏水洗至滤液为中性，过滤并在105
o
C下干燥；S6、将制备好的活性炭用胡敏酸进行改性。
[0008]在采用上述技术方案的同时，本专利技术还可以采用或者组合采用如下技术方案：
作为本专利技术的优选技术方案：步骤S1中，干燥时长为24 h。
[0009]作为本专利技术的优选技术方案：步骤S2中，所述KOH的浓度为30 ~ 76 g/L。
[0010]作为本专利技术的优选技术方案：步骤S2中，活化时长为24 h。
[0011]作为本专利技术的优选技术方案：步骤S4中，干燥时长为24 h。
[0012]作为本专利技术的优选技术方案：步骤S4中，炭化时，升温速率5 ~ 10
o
C/min，最终温度为500 ~ 800
o
C，并保持1 h。
[0013]作为本专利技术的优选技术方案：步骤S5中，所述盐酸的浓度为0.1 mol/L。
[0014]作为本专利技术的优选技术方案：步骤S6中，改性的具体步骤为：将干燥后的活性炭加入到含胡敏酸的1%NaOH溶液中浸泡24 h，活性炭与胡敏酸的质量比为1 : 20 ~ 1 : 100，浸泡后用蒸馏水洗至中性并过滤干燥。
[0015]作为本专利技术的优选技术方案：所述胡敏酸溶液浓度为2 ~ 5 g/L。
[0016]本专利技术的第二个目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种改性活性炭。
[0017]为此，本专利技术的上述目的通过以下技术方案实现：一种改性活性炭，其特征在于：所述改性活性炭由前文所述的以麦冬草为原料，胡敏酸为改性剂的活性炭的制备方法制备得到。
[0018]本专利技术还有一个目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供根据前文所述的改性活性炭在在高含盐的铬废水处理中的应用。
[0019]本专利技术提供一种高效处理铬废水的活性炭、制备方法及应用，具有如下有益效果：（1）、本专利技术使用麦冬草作为活性炭的制备原料，麦冬草生长繁殖快，来源广泛，价格低廉，且制得的活性炭孔隙结构丰富，主要为微孔结构，比表面积可达1290 m2/g。
[0020]（2）、通过胡敏酸改性活性炭表面的官能团，使其吸附六价铬的能力可以达到315 mg/g，且所制备的胡敏酸改性活性炭在含高盐离子溶液中，例如100 mg/L Ca
2+
中对六价铬的吸附具有选择性，不会因盐离子浓度高而导致对于Cr
6+
吸附能力降低。
[0021]（3）、由于本专利技术制备的活性炭具有较宽的pH普适性，因此可以解决废水pH的限制。
附图说明
[0022]图1为本专利技术所制备的活性炭的BET结果。
[0023]图2为本专利技术制备的改性活性炭吸附Cr(VI)的等温线。
[0024]图3为本专利技术制备的改性活性炭在有无100 mg/LCa(II)离子时对Cr(VI)吸附情况。
具体实施方式
[0025]参照附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细地描述。
[0026]实施例1使用30 g/L的NaOH活化，改性胡敏酸的质量分数为2 g/L，包括以下步骤：S1、割取麦冬草于105 o
C下干燥24 h；S2、将干燥后的麦冬草放置于浓度为30 g/L KOH中浸泡活化24 h；S3、将活化后的麦冬草取出于105 o
C下干燥24 h；
S4、干燥后的麦冬草置于马弗炉中以8 o
C/min的升温速率升温至700 o
C进行炭化，并保持1 h；S5、室温下自然冷却后用0.1 mol/L盐酸酸洗，再用蒸馏水洗至滤液为中性，将活性炭过滤并在105 o
C下干燥。
[0027]S6、将制备好的活性炭用胡敏酸进行改性，具体步骤为：将干燥后的活性炭加入到含胡敏酸（质量分数为2 g/L）的1%NaOH溶液中浸泡24 h，活性炭与胡敏酸的质量比为1 : 50，浸泡后用蒸馏水洗至中性并过滤干燥。
[0028]图1为本专利技术所制备的活性炭材料的BET结果，N2吸附
‑
解吸等温线（a）以及孔径分布图（b），从图中可以看出该活性炭孔隙结构丰富，主要为微孔结构，比表面积可达1290 m2/g。
[0029]实施例2使用76 g/L的NaOH活化，改性胡敏酸的质量分数为2 g/L，包括以下步骤：S1、割取麦冬草于105
o
C下干燥24 h；S2、将干燥后的麦冬草放置于浓度为76 g/L KOH中浸泡活化24 h；S3、将活化后的麦冬草取出于105
o
C下干燥24 h；S4、干燥后的麦冬草置于马弗炉中以10
o
C/min的升温速率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以麦冬草为原料的活性炭的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：S1、割取麦冬草于30 ~ 105
o
C下干燥；S2、将干燥后的麦冬草放置于KOH中浸泡活化；S3、将活化后的麦冬草取出于105
o
C下干燥；S4、干燥后的麦冬草置于马弗炉中进行炭化；S5、炭化后，在室温下自然冷却，用盐酸酸洗，再用蒸馏水洗至滤液为中性，过滤并在105
o
C下干燥；S6、将制备好的活性炭用胡敏酸进行改性。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤S1中，干燥时长为24 h。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述KOH的浓度为30 ~ 76 g/L，活化时长为24 h。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤S4中，干燥时长为24 h。5.根据权利要求1所述的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆泓波，任金明，王永明，丁聪，吴坚，李瑞泽，秦亚光，刘万鹏，高远，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
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