一种高效去除重金属Cr(VI)的吸附剂制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高效去除重金属Cr(

【技术实现步骤摘要】
一种高效去除重金属Cr(VI)的吸附剂制备方法


[0001]本专利技术属于水处理领域，具体涉及一种高效去除重金属Cr(VI)的吸附剂制备方法。

技术介绍

[0002]铬是广泛使用的金属，经常在工业废水中被发现。含铬废水未经处理排放到河流中，不仅对水生生物构成威胁，而且对整个食物链构成威胁，这些金属离子在整个食物链中积累到较高的浓度后，无法被生物降解，最终严重威胁人类的健康。一些传统的方法，如还原法、反渗透法、电渗析法、离子交换法和吸附法，已经被用来去除污染废水中的重金属离子。但这些方法中，单独达到排放标准的少之又少，有的甚至产生了严重的二次污染。
[0003]铬在水溶液中的物理化学性质差异较大，Cr(VI)主要以阴离子形式存在，如HCrO4‑
、Cr2O
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等，给Cr(VI)在水体系的处理带来了更大的挑战。为了克服这一技术瓶颈，有效的途径之一是开发对有毒金属具有高选择性的吸附剂将金属络合原理引入传统技术，各种官能团，包括羧基、羟基、磷酸盐、巯基、酰胺和氨基，被化学接枝到宿主吸附剂上，以提高其对有毒金属的选择性。
[0004]蛋壳膜是位于石灰壳与蛋白之间的一种薄膜，是一种成本低廉、绿色环保和容易取得的生物材料。蛋壳膜是禽蛋类产品的副产物之一，按照蛋壳膜占蛋壳比重计算，根据每年世界蛋产品协会统计数据计算得到蛋壳膜约有3万余吨。蛋壳膜具有复杂的网状结构，主要成分为蛋白质，约占蛋壳膜总重量的90％
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93％左右，并且含有氨基酸、脂质体和糖类等其它成分。蛋壳膜具有极其特殊的性质,如高比表面积、不溶于水、耐有机溶剂、低浓度的酸碱对蛋壳膜结构影响较小、优越的化学稳定性以及丰富的表面功能基团氨基、酞胺基和羧基等。因此，蛋壳膜可作为一种“绿色”资源进行再利用。
[0005]氨基功能化材料有望成为去除重金属的有效材料，因为阴离子金属的去除可以通过静电作用、离子交换或氢键来实现。近年来，随着磁性材料的发展，磁性材料在磁场作用下具有可分离的特性，磁分离技术被证明是一种非常有前景的固
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液相分离方法。功能化纳米Fe3O4在医学、诊断、细胞生物学、分析化学、采矿、环境技术等领域都有广泛的应用。
[0006]因此，本专利技术提供一种负载PEI蛋壳膜磁性生物炭的制备方法，以生物碳吸附去除Cr(VI)，以解决上述的Cr(VI)处理过程中排放不达标、容易造成二次污染的问题。

技术实现思路

[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种高效去除重金属Cr(VI)的吸附剂制备方法。
[0008]为了达到解决上述技术问题的技术效果，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种高效去除重金属Cr(VI)的吸附剂制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
[0009]S1、收集食堂废弃生鸡蛋壳作为原材料，用清水冲洗过后，再用稀盐酸浸泡24h，最后撕下蛋壳内层的生物膜并烘干，得到蛋壳膜材料；
[0010]S2、称取适量破碎后的蛋壳膜粉、K2CO3和Fe3O4，再加入水将其搅拌均匀后放入60℃的烘箱中烘干；
[0011]S3、将烘干后的混合物放入管式炉中，在N2的氛围下800℃热解1.5h，得到带磁性的蛋壳膜生物炭；将磁性蛋壳膜生物炭用去离子水洗涤数遍直到洗液为中性，最后放入烘箱中烘干备用；
[0012]S4、称取适量的蛋壳膜磁性生物碳加入到去离子水中进行超声处理，至其在水中均匀分散，再加入适量PEI后超声处理1h，静置反应24h，最后分离洗涤后的材料，并将其材料并放入
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40℃冷冻干燥机中干燥24h，得到负载PEI的磁性蛋壳膜生物炭(PEI
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MBC)；
[0013]进一步的，所述S2中蛋壳膜粉和K2CO3的质量比为1：2，分别加入包括5g蛋壳膜粉和10g K2CO3，所述Fe3O4的加入量包括为0.25g；
[0014]进一步的，所述S4中磁性蛋壳膜生物炭(MBC)和PEI的质量比为1：3，分别加入包括0.4g MBC和1.2g PEI，且超声时间为1h。
[0015]本专利技术的有益效果是：
[0016]本专利技术通过超声和静置反应的方式将PEI负载到蛋壳膜磁性生物炭上，合成一种负载PEI蛋壳膜磁性生物炭，蛋壳膜粉末热解产生的生物炭具有良好的孔隙结构和含氧官能团，Fe3O4纳米颗粒嵌入使生物炭具有磁性，便于吸附剂对Cr(VI)的吸附回收，防止二次污染，生物炭上的含氧官能团和PEI为吸附Cr(VI)提供了丰富的活性位点，显著提高对Cr(VI)的吸附能力，而达到对Cr(VI)的最大吸附量为417mg
·
g
‑1。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1是一种高效去除Cr(VI)新型吸附剂的制备方法中得到的对比蛋壳膜粉、纯蛋壳膜生物炭、蛋壳膜+K2CO3生物炭、蛋壳膜+K2CO3+Fe3O4生物炭、蛋壳膜+K2CO3+Fe3O4+PEI生物炭的SEM图；
[0019]图2是本专利技术中不同热解条件和不同原料配比制备的吸附剂对Cr(VI)的吸附容量；
[0020]图3是本专利技术中不同pH条件下不同材料的吸附容量对比的示意图；
[0021]图4是本专利技术中不同接触时间下PEI
‑
MBC对Cr(VI)吸附容量的影响及拟一级、拟二级动力学模型拟合以及颗粒内扩散模型拟合；
[0022]图5是本专利技术中不同接触时间下PEI
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MBC对Cr(VI)吸附容量的影响及拟二级动力学模型拟合以及颗粒内扩散模型拟合；
[0023]图6是本专利技术中PEI
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MBC对不同初始浓度Cr(VI)吸附容量的变化以及Langmuir等温线模型、Freundlich等温线模型、Liu等温线模型拟合。
具体实施方式
[0024]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]实施例1
[0026]一种高效去除Cr(VI)新型吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
[0027]步骤一：称取5g破碎后的蛋壳膜粉、10g K2CO3和0.25g Fe3O4，再加入少量的水将其搅拌均匀后放入60℃的烘箱中烘干；。
[0028]步骤二：将烘干后的混合物放入管式炉中，在N2的氛围下800℃热解1.5h，得到带磁性的蛋壳膜生物炭。将磁性蛋壳膜生物炭用去离子水洗涤数遍直到洗液为中性，最后放入烘箱中烘干备用；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效去除重金属Cr(
Ⅵ
)的吸附剂制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1、收集食堂废弃生鸡蛋壳作为原材料，用清水冲洗过后，再用稀盐酸浸泡24h，最后撕下蛋壳内层的生物膜并烘干，得到蛋壳膜材料；S2、称取适量破碎后的蛋壳膜粉、K2CO3和Fe3O4，再加入水将其搅拌均匀后放入60℃的烘箱中烘干；S3、将烘干后的混合物放入管式炉中，在N2的氛围下800℃热解1.5h，得到带磁性的蛋壳膜生物炭；将磁性蛋壳膜生物炭用去离子水洗涤数遍直到洗液为中性，最后放入烘箱中烘干备用；S4、称取适量的蛋壳膜磁性生物碳加入到去离子水中进行超声处理，至其在水中均匀分散，再加入适量PEI后超声处理1h,静置反应24h，最后分离洗涤后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈波，刘洋，李娟，冯翔，于凤玲，潘学军，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：