多孔有机重金属吸附材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种多孔有机重金属吸附材料及其制备方法和应用，制备方法包括含OH

【技术实现步骤摘要】
多孔有机重金属吸附材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于固体废物资源化利用、重金属废水处理领域及再生材料建筑领域，涉及一种重金属吸附材料及其制备方法和应用，尤其涉及一种多孔有机重金属吸附材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]21世纪以来，能源和环境如何可持续发展一直是当今世界各国面临的中心议题。为了缓解和逐步解决这个问题，世界各国都在积极实现能源的回收和再利用。
[0003]我国有机固体废物十分丰富，但处理方式及途径却较为单一。柴草、秸秆等有机废物自古以来都是我国农村最主要的燃料之一，但随着我国城市化建设的不断推进，化石能源在人们生活之中已经广泛普及，有机废物就被废弃淘汰或露天焚烧。但是，有机废物直接露天焚烧不仅会损伤地力、污染大气、影响交通和资源浪费等，还会影响地表微生物活动，进而影响来年农作物的生长。同时，城市化建设的不断推进会导致老旧城区、市政管网的翻新和改造，导致了大量有机固体废弃物的产生并丢弃。
[0004]其实，有机农林废物中含有大量纤维素、木质素等有机化合物，而有机建筑废物，如管道及墙体保温隔音材料中也含有大量的碳链，是一种很好的资源，为有机固体废物的化学改造提供了物质基础，但目前我国的有机固体废物并未得到合理利用，造成了资源的极大浪费。
[0005]水体的重金属污染也随着人类社会的工业化发展逐渐成为了一个世界性的难题。在中国，水体重金属污染主要源自于染料、电镀以及皮革制造行业。根据我国环境保护法的要求，这些行业产生的含有重金属离子的废水危害极大，必须加以针对性的处理与处置。在近几十年里，科学家们采用了多种方法治理水体中重金属污染，其中包括例如类似膜分离或吸附等物理技术，还有就是投加各种药剂通过化学反应使水体中的重金属离子发生沉淀或将其转变为对人体健康无害的价态，又或是利用一些微生物或者植物对重金属的吸附特性，将环境中的重金属转移到微生物或者植物体内，以达到去除重金属污染的目的。目前，针对水体中重金属污染，主要采取的办法是物理法和化学法。在美国、欧洲、日本等发达国家，重金属污染治理技术日渐成熟且得到广泛的使用，化学吸附技术被认为是处理水体重金属污染中最具发展前景的实用技术之一。
[0006]目前，水体重金属的化学吸附是处理重金属污染的主要方式，虽然有机重金属吸附剂作为一种高效的、无害的重金属吸附剂，已经广泛的被用于重金属处理行业。但通过对有机固体废弃物进行回收改造，并应用在重金属吸附及建筑工程领域的研究却鲜有耳闻，且粉末状有机吸附剂普遍存在吸附效率低，回收率低，投加环境及方式单一，质量轻、易结团堵塞管道，需通过外力搅拌，易漂浮于水面等问题。另外还存在设备投资和配套设施运行费用高，吸附重金属后的产物处置难、费用高等问题，更无效益可言。因此，研究一种多孔有机重金属吸附材料及其制备方法是很有必要的。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，尤其针对申请人发现的采用粉末状有机絮凝剂对水体重金属污染进行治理时吸附效率低、回收率低、投加设备要求高、自重轻、易结团，易漂浮于水面等不足，以及吸附水体中重金属后的产物回收难、处置难、费用高的问题，提供一种原料范围广、比表面积大、可塑性高、重金属吸附效率高、应用场景丰富、吸附水体中重金属后产物回收简便、隔音隔热效果好、机械强度高、最终处置方式丰富、绿色环保、产品生命周期长的多孔有机重金属吸附材料及其制备方法和应用。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案。
[0009]一种多孔有机重金属吸附材料的制备方法，包括以下步骤：
[0010]S1、干燥：含OH
‑
的有机固体废弃物在60℃～120℃温度下干燥至含水率≤20％；
[0011]S2、粉碎：将干燥后的有机固体废弃物进行粉碎，得到有机固体废弃物碎料；
[0012]S3、碱化：将所述有机固体废弃物碎料与同等体积的质量浓度为15％～25％的强碱溶液进行混合搅拌，静置12h～24h使其碱化，得到碱性有机固体废弃物碎料；
[0013]S4、磺化：将所述碱性有机固体废弃物碎料与含C＝S键的磺化溶液进行混合搅拌，所述含C＝S键的磺化溶液与碱性有机固体废弃物碎料的比例为10mL/kg～20mL/kg，发生磺化反应后，过滤，得到磺化有机固体废弃物碎料；
[0014]S5、洗涤：将所述磺化有机固体废弃物碎料在质量浓度为1％～5％的镁盐溶液冲洗下过滤，再将过滤后产物经过中性溶液冲洗至中性后过滤，得到有机重金属吸附材料；
[0015]S6、发泡：将所述有机重金属吸附材料与混凝土砂浆按质量比为1～3∶10的比例混合并搅拌均匀，所述混凝土砂浆为地质聚合物砂浆、碱激发混凝土砂浆和普通混凝土砂浆中的一种，然后将所得混合砂浆边搅拌边加入2wt％～5wt％的混凝土发泡剂，使混合砂浆发泡，将所得发泡砂浆倒入模具中；
[0016]S7、成型养护：当所述混凝土砂浆为地质聚合物砂浆或碱激发混凝土砂浆时，将上述入模后的发泡砂浆先进行低温养护，然后进行高温养护，达到脱模条件后进行脱模，当所述混凝土砂浆为普通混凝土砂浆时，将上述入模后的发泡砂浆低温养护至达到脱模条件后脱模；脱模后再次进行二次低温养护至终凝，得到多孔有机重金属吸附材料，其中，所述低温养护的温度、所述二次低温养护的温度均为25℃～30℃，所述高温养护的温度为75℃～90℃。
[0017]上述的多孔有机重金属吸附材料的制备方法，优选的，步骤S6中，所述发泡剂为过氧化氢或水泥发泡剂，所述水泥发泡剂为含铝粉、铁粉或蛋白泡沫的水泥发泡剂。
[0018]上述的多孔有机重金属吸附材料的制备方法，优选的，步骤S5中，所述镁盐溶液为硫酸镁溶液或氯化镁溶液，所述硫酸镁溶液的质量分数为1％～3％，所述氯化镁溶液的质量分数为1％～5％；和/或，所述中性溶液包括水或无水乙醇。
[0019]上述的多孔有机重金属吸附材料的制备方法，优选的，步骤S1中，所述含OH
‑
的有机固体废弃物为有机泡沫或农业纤维，所述有机泡沫包括聚氨酯泡沫，所述农业纤维包括废弃木材、甘蔗渣或稻草杆。
[0020]上述的多孔有机重金属吸附材料的制备方法，优选的，步骤S3中，所述强碱溶液包括氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，所述碱化的时间为18h～24h。
[0021]上述的多孔有机重金属吸附材料的制备方法，优选的，步骤S4中，所述含C＝S键的
磺化溶液为CS2溶液，所述磺化反应的时间为2h～4h。
[0022]上述的多孔有机重金属吸附材料的制备方法，优选的，步骤S3中，所述搅拌的速率为200r/min～300r/min，所述搅拌的时间为10min～15min。
[0023]上述的多孔有机重金属吸附材料的制备方法，优选的，步骤S4中，所述搅拌的速率为200r/min～300r/min，所述搅拌的时间为2h～4h。
[0024]上述的多孔有机重金属吸附材料的制备方法，优选的，步骤S6中，所述搅拌的速率为200r/min～本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔有机重金属吸附材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、干燥：含OH
‑
的有机固体废弃物在60℃～120℃温度下干燥至含水率≤20％；S2、粉碎：将干燥后的有机固体废弃物进行粉碎，得到有机固体废弃物碎料；S3、碱化：将所述有机固体废弃物碎料与同等体积的质量浓度为15％～25％的强碱溶液进行混合搅拌，静置12h～24h使其碱化，得到碱性有机固体废弃物碎料；S4、磺化：将所述碱性有机固体废弃物碎料与含C＝S键的磺化溶液进行混合搅拌，所述含C＝S键的磺化溶液与碱性有机固体废弃物碎料的比例为10mL/kg～20mL/kg，发生磺化反应后，过滤，得到磺化有机固体废弃物碎料；S5、洗涤：将所述磺化有机固体废弃物碎料在质量浓度为1％～5％的镁盐溶液冲洗下过滤，再将过滤后产物经过中性溶液冲洗至中性后过滤，得到有机重金属吸附材料；S6、发泡：将所述有机重金属吸附材料与混凝土砂浆按质量比为1～3∶10的比例混合并搅拌均匀，所述混凝土砂浆为地质聚合物砂浆、碱激发混凝土砂浆和普通混凝土砂浆中的一种，然后将所得混合砂浆边搅拌边加入2wt％～5wt％的混凝土发泡剂，使混合砂浆发泡，将所得发泡砂浆倒入模具中；S7、成型养护：当所述混凝土砂浆为地质聚合物砂浆或碱激发混凝土砂浆时，将上述入模后的发泡砂浆先进行低温养护，然后进行高温养护，达到脱模条件后进行脱模，当所述混凝土砂浆为普通混凝土砂浆时，将上述入模后的发泡砂浆低温养护至达到脱模条件后脱模；脱模后再次进行二次低温养护至终凝，得到多孔有机重金属吸附材料，其中，所述低温养护的温度、所述二次低温养护的温度均为25℃～30℃，所述高温养护的温度为75℃～90℃。2.根据权利要求1所述的多孔有机重金属吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤S6中，所述发泡剂为过氧化氢或水泥发泡剂，所述水泥发泡剂为含铝粉、铁粉或蛋白泡沫的水泥发泡剂。3.根据权利要求1所述的多孔有机重金属吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤S5中，所述镁盐溶液为硫酸镁溶液或氯化镁溶液，所述硫酸镁溶液的质量分数为1％～3％，所述氯化镁溶液的质量分数为1％～5％；和/或，所述中性溶液包括水或无水乙醇。4.根据权利要求1～3中任一项所述的多孔有机重金属吸附材料的制备方法，其特征在于，步...

【专利技术属性】
技术研发人员：余承晔，余洪强，邱紫迪，
申请(专利权)人：深圳市洪桦环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：