一种镉离子的高效吸附去除剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种镉离子的高效吸附去除剂及其制备方法与应用。本发明专利技术收集印染污泥进行烘干处理；取烘干后的印染污泥与三聚氰胺进行限氧热解；二硫化碳与氢氧化钠混匀反应产物与上述限氧热解得到的产物再进行磁力搅拌反应，最后烘干过筛即得吸附剂。本发明专利技术的吸附剂能快速高效地吸附重金属，在初始Cd

【技术实现步骤摘要】
一种镉离子的高效吸附去除剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于环境重金属污染治理
，涉及一种去除环境中镉离子的吸附剂，具体涉及一种镉离子的高效吸附去除剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]越来越多的含重金属离子的工业废水不达标排放，对生态环境造成了严重污染，威胁人体健康。在水体重金属污染治理领域，常见吸附剂主要包括无机活性炭和有机材料等，但存在制备工艺繁琐、成本高昂和二次污染等问题。因此，亟需探究一种具备良好吸附性能、制备工艺简单、成本低廉环保的重金属吸附剂。
[0003]据不完全统计，我国污泥处理处置规模将近1000万吨/年，这些污泥处置问题受到越来越广泛的重视。传统的污泥处理方法主要包括填埋、焚烧和资源化，其中使用最多的填埋，不但占用了大量土地，还容易造成二次污染。随着技术的发展，焚烧技术工艺也逐步成熟起来，但投资费用较大，且容易造成大气污染。资源化技术方面，研究者们将污泥热解制备成生物炭能充分发挥污泥的剩余价值，并认为是实现经济和环境双赢的有效途径之一。虽然热解工艺操作简便和污泥生物炭价廉易得，但在水体重金属离子污染治理方面，吸附去除效果还有待提高。因此，研发一种制备简单、原材料来源丰富、吸附性能强的吸附材料，在水体重金属离子污染治理方面具有重要的应用价值。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术存在的上述缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种镉离子的高效吸附去除剂的制备方法。所述方法采用的原材料为印染污泥，具有数量丰富、价格低廉等特点。
[0005]本专利技术的另一目的在于提供通过上述制备方法得到的镉离子的高效吸附去除剂。
[0006]本专利技术的再一目的在于提供上述镉离子的高效吸附去除剂的应用。
[0007]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0008]一种镉离子的高效吸附去除剂的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)收集印染污泥后进行烘干和研磨处理；
[0010](2)取研磨处理后的印染污泥与三聚氰胺混合后进行限氧热解，取出冷却后，将限氧热解产物进行酸洗，烘干；
[0011](3)酸洗烘干产物再与二硫化碳与氢氧化钠混匀反应的产物M进行混匀，反应，提取产物后进行研磨过筛后得到的粉末即为所述的镉离子的高效吸附去除剂。
[0012]优选的，所述的步骤(1)中，烘干是指烘干至含水率低于5％。
[0013]优选地，所述的步骤(1)中，烘干的温度设置为60～100℃，时间为36～96h；优选的，温度设置为80℃，时间为48h。印染污泥原材料水分过高的话，就要相应地增加烘干温度或者烘干时间。
[0014]优选的，所述的步骤(2)中，限氧热解的具体设置为：将研磨处理后的印染污泥与
三聚氰胺按照质量比1:1～1:3配比混匀放置于热解炉中，先通入20～40min氮气，以300～600℃/h的升温速度升温至700～900℃，恒温炭化时间2～4h，冷却至室温再取出。
[0015]进一步优选的，所述的步骤(2)中，限氧热解的具体设置为：将研磨处理后的印染污泥与三聚氰胺按照质量比1:1配比混匀放置于热解炉中，先通入25min氮气，以300℃/h的升温速度升温至900℃，恒温炭化时间2h，冷却至室温再取出。
[0016]优选的，所述步骤(2)中的酸洗的具体设置为：将限氧热解产物经浓度0.1～2.0mol/L的盐酸淋洗1～10分钟，烘干的温度设置为60～100℃，时间为36～96h。
[0017]进一步优选的，所述步骤(2)中的酸洗的具体设置为：将限氧热解产物经浓度1.0mol/L的盐酸淋洗5分钟，烘干的温度设置为80℃，时间为48h。
[0018]优选的，所述的步骤(3)中，二硫化碳与氢氧化钠混匀反应的具体设置为：二硫化炭和氢氧化钠溶液按体积比1:1～1:3进行混合，磁力搅拌2～6h后超声0.5～2h，烘干后研磨过筛。
[0019]进一步优选的，所述的步骤(3)中，二硫化碳与氢氧化钠混匀反应的具体设置为：二硫化炭和氢氧化钠溶液按体积比2：3进行混合，磁力搅拌4h后超声1h，烘干后研磨过筛。
[0020]进一步优选的，所述的氢氧化钠溶液的浓度为0.4mol/L。
[0021]优选的，所述的步骤(3)中，酸洗烘干产物与产物M反应的具体设置为：酸洗烘干产物与产物M按质量比5：1～10：1进行混合，磁力搅拌12～20h。
[0022]进一步优选的，所述的步骤(3)中，限氧热解产物与产物M反应的具体设置为：限氧热解产物与产物M按质量比8：1进行混合，磁力搅拌16h。
[0023]优选地，所述的步骤(3)中，研磨过粒径是0.3mm的筛，所得粉末粒径小于0.3mm。
[0024]一种镉离子的高效吸附去除剂，通过上述制备方法制备得到。
[0025]上述镉离子的高效吸附去除剂在去除环境中重金属镉离子中的应用。
[0026]所述的环境包括但不限于水环境、土壤环境。
[0027]此外，本专利技术还提供了一种重金属污染水体的治理方法，包括以下步骤：将上述镉离子的高效吸附去除剂加入含有重金属镉离子的水体中，充分接触反应，以去除水体中的镉离子。实验证明，该吸附剂能快速高效去除水体中Cd
2+
，取得良好的治理效果。
[0028]优选的，所述的镉离子的高效吸附去除剂的用量为0.5～2g/L；进一步优选为1g/L。
[0029]优选的，所述的水体的初始pH为1.0～7.0；进一步优选为6.0。
[0030]优选的，所述的水体中重金属镉离子的初始浓度为10～300mg/L；进一步优选为20～200mg/L。
[0031]优选的，所述的反应的条件为10～50℃，6～24h。为了使镉离子和吸附剂充分接触，可以进行搅拌或振荡。
[0032]本专利技术的技术原理：基于有机物在高温下的挥发性能显著地增加比表面积的特点，通过三聚氰胺废弃物资源化的角度来热解制备了高比表面积的生物炭，并结合水体负二价硫离子与Cd
2+
等具有的非常牢固的沉淀特征，通过二硫化炭和氢氧化钠溶液的黄化反应进一步化学改性生物炭，从而制备一种重金属高效吸附去除剂。
[0033]本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：
[0034](1)本专利技术的吸附剂制备工艺简单，成本低廉，而且提供了印染污泥资源化利用的
新途径。具体体现为：制备过程中，操作简单，没有使用催化剂(如吡啶)和辅助溶剂(如二甲基甲酰胺)，而且原材料廉价易得和年产生量大。
[0035](2)本专利技术的吸附剂能快速高效地吸附重金属。具体体现为：在初始Cd
2+
浓度50、80和100mg/L条件下，吸附剂分别在反应时间45、240和720min内达到平衡，最大去除率均能达到几乎100％。
[0036](3)本专利技术的吸附剂对环境中Cd
2+
具有快速高效的吸附性能，即使在初始Cd
2+
浓度高达20本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镉离子的高效吸附去除剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)收集印染污泥后进行烘干和研磨处理；(2)取研磨处理后的印染污泥与三聚氰胺混合后进行限氧热解，取出冷却后，将限氧热解产物进行酸洗，烘干；(3)酸洗烘干产物再与二硫化碳与氢氧化钠混匀反应的产物M进行混匀，反应，提取产物后进行研磨过筛后得到的粉末即为所述的镉离子的高效吸附去除剂。2.根据权利要求1所述的镉离子的高效吸附去除剂的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，烘干是指烘干至含水率低于5％，烘干的温度设置为60～100℃，时间为36～96h所述的步骤(2)中，限氧热解的具体设置为：将研磨处理后的印染污泥与三聚氰胺按照质量比1:1～1:3配比混匀放置于热解炉中，先通入20～40min氮气，以300～600℃/h的升温速度升温至700～900℃，恒温炭化时间2～4h，冷却至室温再取出；所述步骤(2)中的酸洗的具体设置为：将限氧热解产物经浓度0.1～2.0mol/L的盐酸淋洗1～10分钟，烘干的温度设置为60～100℃，时间为36～96h。3.根据权利要求2所述的镉离子的高效吸附去除剂的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，烘干的温度设置为80℃，时间为48h；所述的步骤(2)中，限氧热解的具体设置为：将研磨处理后的印染污泥与三聚氰胺按照质量比1:1配比混匀放置于热解炉中，先通入25min氮气，以300℃/h的升温速度升温至900℃，恒温炭化时间2h，冷却至室温再取出；所述步骤(2)中的酸洗的具体设置为：将限氧热解产物经浓度1.0mol/L的盐酸淋洗5分钟，烘干的温度设置为80℃，时间为48h。4.根据权利要求1所述的镉离子的高效吸附去除剂的制备方法，其特征在于：所述的步骤(3)中，二硫化碳与氢氧化钠混匀反应的具体设置为：二硫...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄飞，茹卫东，袁海光，肖荣波，张韵怡，尹紫萱，罗振涛，
申请(专利权)人：广东粤海珠三角供水有限公司，
类型：发明
国别省市：