本发明专利技术公开了一种同步除镉砷高效吸附剂及其制备方法与应用。本发明专利技术取水稻秸秆粉末进行限氧热解和好氧热解；好氧热解产物与九水合硝酸铁在碱性条件下混匀进行搅拌反应，经过陈化透析干燥研磨过筛即得吸附剂。本发明专利技术的吸附剂在初始Cd(II)或As(Ⅲ)浓度为20mg/L条件下，吸附剂最大去除率均达到几乎100％；Cd(II)As(Ⅲ)即使在初始Cd(II)和As(Ⅲ)浓度高达250mg/L时，吸附量仍然分别可达55.64mg/g和97.47mg/g，Langmuir吸附量分别高达77.43mg/g和149.63mg/g。本发明专利技术制作简单、高效快速、成本低，提供水稻秸秆资源化利用的新途径，在重金属污染水体治理中具有广阔应用前景。属污染水体治理中具有广阔应用前景。属污染水体治理中具有广阔应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种同步除镉砷高效吸附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
，涉及一种同步去除环境中镉、砷离子的吸附剂，具体涉及一种同步除镉砷高效吸附剂及其制备方法与应用。
技术介绍
[0002]在过去的几十年里，快速的工业化进程带来了经济的高速增长。同时也带来了严重的环境污染问题。现代化工业废水中含有大量的重金属离子，其中重金属镉和砷被国际癌症研究机构归为第一类致癌物，具有高毒性和生物积累性，可以随食物链在植物和动物体内积累，危害人体健康，是当今社会面临的一个严峻的环境挑战。因此，开发简单易行、成本较低的制备除镉砷吸附剂的方法成为了当务之急。
[0003]资源化技术方面，研究者们将水稻秸秆制备成生物炭能充分发挥稻秆的剩余价值，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稻秆生物炭价廉易得，但在水体重金属离子污染治理方面，稻秆生物炭对Cd等阳离子有一定的吸附效果，而对As等阴离子吸附效率较低。因此研发一种制备简单、原材料来源丰富、既对阳离子重金属有较强的吸附特性，又对阴离子重金属吸附性能强的吸附材料，在环境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同步除镉砷高效吸附剂的制备方法，该制备方法简单，使用化学品较少无二次污染风险。所述方法采用的原材料为水稻秸秆，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制备得到同步除镉砷高效吸附剂。
[0006]本专利技术的再一目的在于提供上述同步除镉砷高效吸附剂的应用。
[0007]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0008]一种同步除镉砷高效吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)收集水稻秸秆，清洗后进行烘干，破碎，研磨过筛处理，得到稻杆粉末；
[0010](2)取研磨处理后的稻杆粉末进行限氧热解；
[0011](3)取限氧热解产物进行好氧热解；
[0012](4)取好氧热解产物加入铁盐溶液中，按好氧热解产物与铁离子质量比1:1～1:3，优选1:2混合，搅拌反应；将碱性溶液滴加到所得反应液中，至溶液呈红褐色，再搅拌稳定；将产物进行陈化，得到同步除镉砷高效吸附剂母液；经过透析，干燥，研磨过筛后得到粉末即为所述的同步除镉砷高效吸附剂。
[0013]优选的，所述的步骤(1)中，研磨过筛处理是指研磨过粒径是0.25mm的筛，所得粉末粒径小于0.25mm。
[0014]优选的，所述的步骤(1)中，烘干是指烘干至含水率低于5％。
[0015]优选的，所述的步骤(1)中，烘干的温度设置为60～100℃，时间为36～96h；进一步
优选的，温度设置为80℃，时间为48h。水稻秸秆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。
[0016]优选的，所述的步骤(2)中，限氧热解的具体设置为：将研磨处理后的稻杆粉末放置于热解炉中，先通入10～30min氮气，以300～700℃/h的升温速度升温至500～700℃，恒温炭化时间2～4h，冷却至室温再取出。
[0017]进一步优选的，所述的步骤(2)中，限氧热解的具体设置为：将研磨处理后的稻杆粉末放置于热解炉中，先通入20min氮气，以300℃/h的升温速度升温至600℃，恒温炭化时间2h，冷却至室温再取出。
[0018]优选的，所述的步骤(3)中，好氧热解的具体设置为：将限氧热解产物放置于热解炉中，联通空气，以300～700℃/h的升温速度升温至700～900℃，恒温活化时间2～4h，冷却至室温再取出。
[0019]进一步优选的，所述的步骤(3)中，好氧热解的具体设置为：将限氧热解产物放置于热解炉中，联通空气，以300℃/h的升温速度升温至800℃，恒温活化时间4h，冷却至室温再取出。
[0020]优选的，所述的步骤(4)中，铁盐溶液为Fe(NO3)
·
9H2O。
[0021]优选的，所述的步骤(4)中，碱性溶液为NaOH溶液。
[0022]优选的，所述的步骤(4)中，溶液呈红褐色具体是指pH＝12。
[0023]优选的，所述的步骤(4)中，搅拌是指磁力搅拌25～35min。
[0024]优选的，所述的步骤(4)中，陈化的具体设置为：将稳定后的产物密封后在60～80℃中矿化24～48h，得到同步除镉砷高效吸附剂母液。
[0025]进一步优选的，所述的步骤(4)中，陈化的具体设置为：将稳定后的产物密封后在60℃中矿化40h，得到同步除镉砷高效吸附剂母液。
[0026]优选的，所述的步骤(4)中，透析是指用纯水反复清洗陈化产物，去除其中过量的NaOH。
[0027]优选的，所述的步骤(4)中，干燥的温度设置为60～100℃，时间为36～96h；进一步优选的，温度设置为80℃，时间为48h。
[0028]优选的，所述的步骤(4)中，研磨过筛是指研磨过粒径是0.15mm的筛，所得粉末粒径小于0.15mm。
[0029]一种同步除镉砷高效吸附剂，通过上述制备方法制备得到。
[0030]上述同步除镉砷高效吸附剂在去除环境中重金属镉砷离子中的应用。
[0031]所述的环境包括但不限于水环境、土壤环境。
[0032]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：将上述同步除镉砷高效吸附剂加入含有重金属砷和/或镉离子的水体中，充分接触反应，以去除水体中的镉和/或砷离子。实验证明，该吸附剂能快速高效去除水体中Cd(Ⅱ)及As(Ⅲ)，取得良好的治理效果。
[0033]优选的，所述的吸附剂的用量为0.2～5g/L；进一步优选为1g/L。
[0034]优选的，所述的Cd(Ⅱ)水体的初始pH为为2.0～8.0，进一步优选为3.0～7.0，更进一步优选为4.0～6.0。
[0035]As(Ⅲ)优选的，所述的水体中镉离子的初始浓度为1～200mg/L；进一步优选为1～
150mg/L。
[0036]优选的，所述的水体中砷离子的初始浓度为5～300mg/L；进一步优选为10～250mg/L。
[0037]优选的，所述的反应的条件为10～40℃，1～24h。为了使镉及砷离子和吸附剂充分接触，可以进行搅拌或振荡。
[0038]本专利技术的技术原理：稻杆生物炭具有较大的比表面积，可作为镉等阳离子重金属的吸附剂，但吸附能力较低，且基本不吸附砷等阴离子重金属。针铁矿等铁氧化物对固定砷离子有较好的效果，但其易聚集成块。本专利技术利用稻杆生物炭具有的较大比表面积，通过好氧热解，活化稻杆生物炭，增加其的表面含氧官能团的数量，进一步增强对镉的吸附能力；并通过生物炭具有的比表面积提供更多的结合位点，使针铁矿分散在其表面，增加与砷离子的接触面积，增强对砷的吸附能力。
[0039]本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种同步除镉砷高效吸附剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)收集水稻秸秆，清洗后进行烘干，破碎，研磨过筛处理，得到稻杆粉末；(2)取研磨处理后的稻杆粉末进行限氧热解；(3)取限氧热解产物进行好氧热解；(4)取好氧热解产物加入铁盐溶液中，按好氧热解产物与铁离子质量比1:1～1:3，搅拌反应；将碱性溶液滴加到所得反应液中，至溶液呈红褐色，再搅拌稳定；将产物进行陈化，得到同步除镉砷高效吸附剂母液；经过透析，干燥，研磨过筛后得到粉末即为所述的同步除镉砷高效吸附剂。2.根据权利要求1所述的同步除镉砷高效吸附剂的制备方法，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：将研磨处理后的稻杆粉末放置于热解炉中，先通入10～30min氮气，以300～700℃/h的升温速度升温至500～700℃，恒温炭化时间2～4h，冷却至室温再取出。3.根据权利要求2所述的同步除镉砷高效吸附剂的制备方法，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：将研磨处理后的稻杆粉末放置于热解炉中，先通入20min氮气，以300℃/h的升温速度升温至600℃，恒温炭化时间2h，冷却至室温再取出。4.根据权利要求1所述的同步除镉砷高效吸附剂的制备方法，其特征在于：所述的步骤(3)中，好氧热解的具体设置为：将限氧热解产物放置于热解炉中，联通空气，以300～700℃/h的升温速度升温至700～900℃，恒温活化时间2～4h，冷却至室温再取出；所述的步骤(4)中，陈化的具体设置为：将稳定后的产物密封后在60～80℃中矿化24～48h，得到同步除镉砷高效吸附剂母液；所述的步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁海光，金军，曾令伟，黄飞，肖荣波，赵梓霖，杨洁鑫，
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：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。